吕世爽

摘 要：本文通过分析DCS系统数据传输过程，总结了DCS系统自投运初期调试、正常运行期间消缺维护、后期升级改造所遇到的数据故障问题案例，并对其进行研究分析，总结此类问题处理经验，提高DCS系统的可靠性。

关键词：火电厂；DCS系统；数据故障

1 前言

大唐河北发电有限公司马头热电分公司，所使用的DCS系统有两个品牌，新华GE6000、和利时MACS（V、VI）。9年间经历了DCS新建投运调试、DCS改造升级、DCS换型升级多项DCS系统建设任务。本文主要总结DCS建设以来所经历的数据故障缺陷，对出现的原因进行探讨。

2 DCS系统构成

DCS（Distributed Control System）即分散控制系统，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。简单来说DCS系统

就是通过A/D转换器（信号采集卡）将现场的工艺信号（温度、压力、流量、液位等）转换成数字信号，存储在主控制器内并通过人机界面（通常为工控机）显示给操作人员；操作人员还可以通过人机界面向现场设备发送命令，例如开关阀门、调整变频器转速等。

DCS系统的站包括工程师站、操作员站、历史站、现场控制站。工程师站主要用于完成控制算法组态、图形组态、报表组态。并将通过组态完成的工程文件下传到系统各站的过程。操作员站可以监视数据，并对数据分析判断，远程操作设备运行。历史站是用于提供历史数据库、实时数据库、报表打印、报警和IO服务的计算机。现场控制站用于信号采集和输出，对数据转换运算。

网络包括系统网和控制网。系统网这一层主要包括操作员站、工程师站、历史站、交换机等，它通过一个TCP/IP协议的冗余以太网与下层进行通信，将经过处理的现场采集数据显示给用户，并将用户的操作指令传递给下层。各个设备（包括OPS，ES，CMS，HIS和打印机等）通过两个交换机连成网络。重要设备，例如历史站、交换机等均冗余配置，以保证系统通讯的可靠性。控制网位于现场控制站内部，连接现场控制站内的各I/O模块和主控模块。节点主要有DP主站（主控单元）和DP从站（智能I/O单元）。

3 数据故障的原因

3.1 数据采集（I/O）模块问题

（1）跳线问题。对于模拟量输入信号的卡件，需要考虑的是信号有源无源、几线制。开关量信号则要考虑常开常闭接点问题。

故障现象：电流显示偏低。

在我厂脱硫机组投运初期，核对浆液循环泵电流时，发现其数值偏低，正常的电流量程上限在100～150之间，而在DCS中需要将数据量程上限提升到550左右才能与就地数据核对成功，而且每次更换就地仪表后量程需要重新核对。由于就地仪表与DCS分属两个部门，且在DCS改造初期，对设备熟悉度不够，这项问题就遗留很久没有解决。后来利用检修期间整体检查时才发现就地仪表发送信号为有源，但实际卡件接线按照无源信号接，重新调整接线后，量程恢复正常的0～100，信号稳定性增强。

（2）参数设定。模块参数设定决定其以何种方式运行。

故障现象：烟气温度指示规律性偏低10℃

在和利时DCS换型改造为新华DCS工程初期，发现脱硫原烟气温度1的指示较其他两点总是偏低10℃，检查接线、元件没有任何问题。询问厂家才知道温度元件通道参数设置有问题。原有DCS系统温度模块参数设置中，是直选4～20mA或0～20Ma，而新华DCS中要在“数据AD值”中输入参数。这是由于工作方式改变不适引起的。

（3）升级后的模块版本与DPU版本不匹配。

故障现象：模拟量输入卡件故障，更换后发现数据仍然无法正常更新。（新华系统）

这是在检修期间发生的缺陷。检测发现一模拟量输入卡件故障，更换新卡件后，画面无法正常显示数据。再次检查接线、电源、网络全部正常，参数设置无误，没有发现其他问题。后来查看模块的版本，发现其与DPU版本不一致。于是重新升级卡件版本，使其与DPU版本一致，数据正常更新。

3.2 DPU问题

控制站的DPU配置都是采用双DPU冗余结果，稳定性强。很少出现DPU故障导致DCS数据无法正常更新的情况。一般是单个DPU故障，自动切换备用DPU，控制站运行不受影响。

故障现象：操作员发现画面部分数据故障，电动执行机构无法操作。

检查系统网络结构图，发现控制站故障报警。控制柜检查发现A号DPU故障报警灯亮，但是还是处于主控位，B号DPU没有故障指示，处于副控位。此时强制重启A号DPU已经无法将主控位切换到B号DPU，直接将A号DPU拔出，B号DPU自动切换为主控，通讯显示正常，查看画面数据显示正常。

3.3 操作员站问题

故障现象：操作员站死机

由于操作员站是24小时运行的，监盘人员需要时刻调用数据曲线对设备运行状况进行分析、控制。有时就会因为运行趋势窗口打开太多进入后台没有关闭，出现操作员站死机现象。这种情况下一般是重启操作员站即可解决。但是重启操作员站前要确认整个DCS网络运行正常，其他操作员站可以正常运行，排除网络故障原因后才能对操作员站进行重启操作。

3.4 网络问题

DCS网络设置是双网冗余配置，A、B网同时运行，不需要相互切换，相互間受干扰度低，因此网络中断导致数据故障的概率还是很低的。日常维护经常遇到的情况时插拔网线造成水晶头接触不良，导致系统出现单网运行。或是网线布线不合理，导致误碰网线单网运行。这种情况的出现就需要维护人员定期巡检，及时发现及时解决。

4 结论

DCS系统在日常维护中遇到的问题有很多，需要维护人员认真学习DCS系统产品说明结合实际情况分析研究总结。同时将这些经验记录下来，不断完善操作手册，提高自身水平。

参考文献

[1]乐鹰.DCS系统常见故障及维护分析[J].通讯世界，2015，（19）：249-250.

[2]邝伟贤.电厂DCS系统故障分析及应急管理[J].山东工业技术，2015，（11）：167.

[3]孙志明.DCS故障排除与维护[J].自动化应用，2014，（5）：63-64.

（作者单位：大唐河北发电有限公司马头热电分公司）