摘要：随着自动化水平的提高，DCS系统在电厂、化工等领域的应用也越来越广泛。DCS系统具有运行可靠性高、控制功能强、系统组态灵活等优势，但DCS系统自身、人为及外部环境等问题造成DCS系统故障的现象也时有发生。本文根据发电企业生产过程中DCS系统故障情况进行分析，同时提出相应的防范措施以确保系统的可靠运行。
关键词：DCS系统；故障分析；防范措施
前言
分散控制系统（Distributed Control System）是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的仪表控制系统。
1 DCS系统故障原因分析
1.1 DCS系统自身的问题
1.1.1 DCS系统的硬件问题
DCS系统各硬件的功能虽不同，但是究其故障可分为人机接口故障和过程通道故障。这类故障较易发现，但却严重威胁机组的安全运行。
如控制器DPU故障。控制器作为DCS系统的核心组件，当主控DPU发生故障时应自动切换至副控DPU运行。因DPU自身问题，可导致DPU切换时间过长或切换不成功的现象发生。若DPU离线，则运行人员无法正常监视。
如网络通讯的故障。电厂中网络通讯故障多由网卡、交换机等原因引起，导致数据丢失，通讯中断。
1.1.2 DCS系统的软件问题
个别功能块功能不完善。某电厂DCS组态逻辑在进行风量计算时，使用流量计算功能块CalFlow。当任一风量差压信号偏低且为负值时该功能块不具备自动切除负值功能，并按风量差压信号为负值进行计算，计算得出很大的负值风量。当多个风量进行叠加时，导致总风量计算严重偏低，进而引发总风量偏低信号发出。
1.1.3 系统配置的问题
重要测点在机组设计时未考虑分散布置的情况，从而导致保护误动作；或随着机组改造测点相应增多，导致DPU负荷率超过60%，系统响应时间过长，操作时间相应延长。
1.2人为因素导致的DCS故障
1.2.1管理的制度不够完善
工控机USB的端口及交换机网卡口没有封闭，一些工作人员在USB端口上随意插拔U盘，导致操作员站中毒，致使操作站发生死机，甚至引发网络风暴；检修人员没有及时对DCS系统进行定期备份，也没有对操作站软件的升级进行备份，引起操作站硬盘的故障，导致系统恢复后网络通讯异常的现象发生。
12.2备品准备不充分。
设备生产厂家在日后的设备生产过程中，备品软件版本多有不同，工作人员在备品到货后未进行相关升级同步，内部参数设置不合理，当设备遇到故障需要更换时无法找到合适的备品，或者误用备品导致不安全事件的发生。
1.2.3人员的误操作
某电厂在进行卡件更换时，未对卡件跳线进行检查而直接使用，导致卡件地址冲突，影响其它卡件的正常工作。
某电厂检修人员在机组检修期间进行设备改造，在端子板处接线时用斜口钳进行剪断多股软导线时，未进行相应的防止软导线随意掉落的措施，导致部分细小的铜丝掉落至相邻的继电器内。在机组正常运行时，该继电器接点短路动作，导致锅炉MFT。
工作人员在组态逻辑修改时，未正确审视逻辑修改要求，修改组态时未注意到逻辑功能块步续，未严格执行组态逻辑三级验收标准，导致逻辑错误，引发不安全事件。
在日常的消缺维护中，工作人员强制测点时误强制或操作错误，走错通道位置，发生设备故障。
1.3环境因素
外部环境因素造成的DCS系统故障问题发生的几率相对较低，但也是不容忽视的。电子间内温湿度不合适，未做好防止小动物的措施，以及电子间内空调漏水等情况的发生，都将会引发设备故障。
2 DCS系统故障的防范措施
2.1 DCS的运行与启停维护
2.1.1停运的维护
第一，对DCS系统中的灰尘进行清理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当系统停运以后，检修人员需要将设备上的灰尘清扫干净，清扫设备主要包含风扇、主机、卡件与机柜滤网等。清扫时应注意佩戴防静电手环并释放静电，避免清扫时对卡件及端子板造成损害。同时清扫卡件及卡件复装时应注意卡件的地址跳线及放大倍数的跳线设置，防止因人员的误碰导致卡件工作异常。
第二，对DCS系统及其他系统接口进行检查。重要信号增加冗余配置，同时将测点进行分散布置。对工控机USB的端口及交换机网卡口及时封闭。在系统设备的停电过程中，检查人机接口站、设备切换与网络运行情况。
第三，在进行通道校验时，对于AI、DI通道进行校验时，应将组态逻辑中后面引起的相关连锁、保护动作进行强制。对于AO、DO通道进行校验时，应将接线拆除，防止引起设备的误动作。
第四，对系统进行检修以后，需要严格执行上电步骤。对通讯网络、电源、控制器等进行冗余切换试验。切换试验时检查各类报警功能是否正常，DCS的其它功能是否受到影响。
第五，对DCS系统进行组态逻辑修改应在机组检修期间进行。组态逻辑修改完毕后应经检修、运行、生技部三方验收，防止组态逻辑的不正确影响机组的安全运行。同时，组态修改完毕后应进行相应的功能试验。
2.1.2故障的维护
第一，在消除故障时，要防止出现抢修冒进的情况，做好隔离与强制措施后方可允许工作。消除缺陷应当严格执行工作票制度，抢修工作应填写事故应急抢修单。如需将相应设备切至就地运行时，应严格执行，待相关隔离和强制措施完毕后方可开工。
第二，如果发生大规模硬件的故障，应制定相应应急预案，联系相关技术人员进行指导，必要时咨询设备厂家，一并将故障排除。
第三，要做好网络通讯异常与控制器离线的预防工作，制定应急预案并进行应急演练，确保机组正常运行。
2.1.3日常的维护
第一，严格按照相关文件的规定，对DCS系统的管理制度认真执行。
第二，必须保证电子间的封闭性，严格出入管理制度，做好出入登记记录，确保空气纯净度、温湿度与制造厂的规定相符合。
第三，对电子间温湿度、控制柜机柜风扇应每天进行监测，定期检测DPU工作温度。电子间内空调通风口应定期检查，防止水滴入电子间进而造成控制柜设备进水，烧损卡件等。某电厂是在每个控制柜顶部加装了防雨罩，防止巡检的不及时导致设备异常。
第四，制定重要设备的寿命管理台帐。可对设备的运行状况起到监视作用，方便检修人员对故障的预防。同时应对影响机组安全运行
的设备定期更换，防止因设备元器件老化导致不安全事件的发生。
第五，备品备件的放置应严格遵循厂家规定。
2.2 DCS系统的设计调试
2.2.1设计
各系统的设计必须可靠与合理，符合安全性评价及可靠性评估等各类规则规范。在进行系统控制的逻辑分配时，不应集中于某一个控制器，一些关键控制器需要使用冗余的配置方式。同时应注意各控制器负荷率，将负荷率严格控制在有效范围内，避免“高负荷”问题所引发的各类不良问题。
设计和质监工作时应牢固掌握DCS系统的各类技术规范要求，对不合理的设计提出疑问，以确保后续设备的运行可靠。
同时还应按照各类工况要求与设备运行的特点进行紧急故障处理，配置硬手操装置等。
2.2.2调试
在调试过程中，应做好调试与联调工作，测试全部工况、逻辑与回路，保证各项参数设置的合理性、正确性。
2.2.3抗干扰
DCS系统的接地应严格根据接地要求进行，在工程设计、安装及使用中高度重视，减少外部干扰及内部干扰，防止出现接地故障。
3 结语
综上所述，要降低DCS系统的故障率，除了从设计、调试等基建时期方面加强管理外，维护人员也应从检修、运行做好日常管理。同时应加强自己的业务技能，掌握故障时的应急处理，制定维护方法与制度管理，提高系统维护的有效性，保证DCS的系统运行可靠性与稳定性。
参考文献：
[1]曾信桥.火力发电厂DCS系统的常见故障与处理对策研究[J].科技传播，2013，21（12）：64-65.
[2]王建收，申健.火电厂DCS控制系统故障的应急处理及预防措施[J].中国电力教育，2013，05（17）：229-230.
论文作者:陈晴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
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