DCS日常維護與故障分析排查初探

高 欣

（南京國能環保工程有限公司，南京 211100）

1 電源維護、故障成因、處理方法

1.1 電源維護方法

DCS電源系統多為“雙備份熱冗余電源”，電源故障的防控，主要體現在巡檢、日常維護方面，維護人員需根據實際情況，做好各個控制柜的運作情況記錄。通常來說，只要機組正常運行，DCS系統故障率較低，而出現的故障也多為“單路失電”，只要盡快排除故障，即可讓DCS系統恢復運行，DCS系統電源維護一般采取以下措施：①利用紅外測溫檢查設備，檢查電源電纜接線、配線、端子排、螺絲的溫度，排查溫度超高等問題。②檢查配線、端子排、電纜接線處螺絲是否松動或者超溫，檢查保險絲容量是否和電路圖一致。③檢查UPS電源輸出是否穩定，檢查UPS電源接線方式是否存在問題。③在DCS電源報警出現后，立即找到問題成因，消除故障，避免單路電源長時間運作。④如若故障涉及到控制器，若是不能夠快速更換電源設備，需做好相應的防范工作，避免控制器異常初始化。

1.2 電源故障成因

電源是維系DCS系統正常運作的重要部分，出現問題需盡快找到問題成因，故障的主要成因為：①電纜、配線、端子接頭接觸不良。②電源在運作過程中導致接頭松動。③螺栓連接處，因外力導致接觸不良。④絕緣層質量不過關或者電源線阻抗增大。⑤因外物腐蝕導致接觸不良。⑥電源線布線方式不合理。⑦地線布置不合理，出現干擾電源系統運作的磁信號。

1.3 電源故障處理

電源故障是較為常見的故障類型，隨著DCS電源模塊使用時間的延長，電源故障率也會逐步提升，而故障處理措施主要為：①選用高質量電源模塊，適當調整電源冗余率。②在檢修期間處理電源接線松動等問題。③優化電源布線，解決電磁干擾問題。④建立電源維護檔案，根據其使用時間，定期更換電源。

2 網絡通信故障成因、處理方法

2.1 網絡通信故障成因

DCS系統網絡存在多個節點，一方面是人機界面連接節點，如工程師站節點、操作員站節點；另一方面是連接中央處理器的節點。網絡通信故障主要表現為：服務器死機、操作員站掉線或者死機、分散處理單元死機、冗余控制器控制無效、通信中斷等，除了軟件設計不合理和網絡堵塞外，網絡通信故障主要由以下幾個方面原因所導致：①在傳輸數據的過程中，某個節點詢問數據，但是其余節點缺少相關數據，詢問指令就會重復發出，從而導致網絡堵塞。②網絡通信介質損壞。③DCS組態作業不規范，沒有合理的實現I/O連接，在讀取數據的過程中，因負荷過載而導致網絡堵塞。④在軟件升級后，驅動程序和硬件不匹配。⑤歷史數據內存占用過多，在數據傳輸高峰時期，就會出現頻繁的網絡堵塞，從而導致各個站點出現死機等問題。⑥DCS硬件工作環境溫度過高（常由散熱系統故障導致）。

2.2 通信故障處理方法

目前，并沒有低成本且行之有效的方法來降低網絡通信負荷，解決網絡堵塞問題，通過日常檢修以及維護來解決該問題仍舊有較大的難度，因此主要處理方法體現在提高日常維護水平上，日常維護方法為：①頻繁進行網絡測試，提高網絡測試頻次，針對和所有系統的通信負荷率，確認機組的異常工作情況，在冗余切換的過程中，加強網絡監控，調整數據傳輸時間，降低網絡負載。②在檢修的過程中，復位DPU以及數據站，刪除無效的I/O，去除影響因素。③采用雙層網結構構件DCS系統，分離系統網絡以及管理網絡，提高網絡運作穩定性。④定期檢測硬件工作環境，檢查其散熱系統是否在正常運作，檢查各個接口是否正常。⑤各個系統直接的數據傳輸采用單向傳輸協議。⑥溫度信號檢測加入CRT，實現異常報警，避免溫度異常影響系統運作。⑦在升級驅動、軟件前，慎重考慮軟件、驅動、硬件的匹配程度，保證機組、系統的正常運作。

3 軟件故障成因、處理方法

3.1 軟件故障成因

軟件故障通常由軟件編制錯誤所因此，一般出現在DCS系統投入運行后或者軟件在升級后，大部分軟件程序編制復雜，同時又存在組態人員交叉作業等情況，導致軟件錯誤時有發生，DCS系統所應用的軟件主要為安裝工作站工具以及監控軟件。其故障主要體現在以下幾個方面：①主CPU組態、從CPU組態信息不一致，CPU無法正常初始化。②數據庫組態和通道連接信號不能夠實現有效匹配。③網絡通信阻塞引發的系統混亂。④打印機打印失效。⑤在更換一次元件后，變量參數設置出錯。⑤設備不正常工作，系統輸出不能夠正常驅動設備工作等。

3.2 軟件故障處理

在正常工作條件下，軟件故障的情況較少，集中出現在修改機組組態后以及機組調試過程中，應用成熟的軟件是保證DCS系統正常運作的基礎。對此，在進行機組檢修改造前或者調試機組前，必須要落實完善的改造方案，并根據方案內容進行有效的技術交底，確保相關制度的有效落實，避免因人為失誤致使軟件故障。另外，需采用合理的備份手段，避免軟件故障導致數據丟失。

4 DCS系統故障處理實例

某企業采用CENTUM CS1000集散控制系統，該系統是基于windows2000 Professional的結構開發的新一代DCS系統，系統利用可靠的總線實時控制網絡VLNET實現過程控制。系統在升級后，偶爾出現電焙爐溫控回路從自動跳手動的現象，并且出現開路報警。經分析，發現系統構建電纜存在破損，屏蔽層存在穿孔，因為焙燒爐每個加熱段都有三相，有十三個加熱段，在運作的過程中，會形成較大的磁場，控制信號線感應到磁場構成干擾，輸入至DCS系統引發故障。后將全部電纜線更換，規范施工規程，達到消除故障的目的。

5 結束語

綜上所述，隨著技術水平的不斷提升，電力生產對DCS系統的要求也在不斷提高，DCS系統的穩定性、可靠性決定了電力生產效率，相關從業者必須對DCS系統常見故障、故障成因、維護方法、處理方法有足夠的認識，同時要保證相關制度的落實，減少人為因素的影響，將DCS系統故障率將至最低。本文僅對DCS日常維護與故障分析排查進行了簡要闡述，更為深入的問題還需要廣大技術工作者進一步分析。