浅析科远DCS控制系统中常见故障及维护

1、浅析科远DCS控制系统中常见故障及维护作者：束剑峰摘要：本文简述南京科远NT6000V3ADCS控制系统的基本结构，对其在运行中出现的各种故障现象以及日常维护中应采取的防范措施作详细的阐述，以总结经验，提高DCS控制系统的应用水平和经济性，确保DCS控制系统的稳定运行。Abstract:ThispaperdescribesthebasicstructureofNanjingSCIYONNT6000V3Acontrolsystemandexpoundsthefaultsymptomsintheoperationandpreventivemeasuresinday-to-daymaintenanc

2、einordertosumuptheusefulexperiences,enhancetheapplicationlevelandeconomicalefficiencyofDCStoensurethestableoperationofDCS.关键词：DCS系统；故障；措施1.引言随着发电机组容量和规模的成倍增长，分散控制系统的可靠性水平，已成为确保发电机组以及电网系统安全、稳定、高效运行和满足国家节能环保要求的关键。但分散控制系统品种繁多、技术涉及面广、元部件离散性大，运行过程中发生各种各样的故障难以避免，这就对从事控制系统运行、维护的专业人员提出了一个新课题，就是如何进行故障的有效预防，以

3、及故障发生后如何通过迅速、正确的处理，将故障的影响降到最低，本文简单分析DCS控制系统中常见故障及处理预案，以供参考。2. 科远NT6000V3ADCS控制系统基本结构分散控制系统(DistributedControlSystem简称DCS)是利用4C技术，即计算机技术(Computer)、控制技术(Control)、通讯技术(Communication)、CRT(LCD)技术进行集中监视、操作、管理和分散控制的计算机系统。南京科远NT6000V3A是一款典型的DCS系统，系统的控制分散、集中管理、模块化设计、合理的软硬件功能配置和易于扩展的特点，已广泛用于工业生产。我公司两台75t/h的循环

4、流化床锅炉和南汽的15MW发电机组，DCS控制系统全部采用南京科远的NT6000V3A系统。NT6000V3A系统由系统硬件和系统软件两部分组成，硬件体系包括通信设备、人机接口、机柜、电源、接地、控制模件(km940)和过程输入/输出设备(I/O模件)，软件体系由系统软件和应用软件组成。NT6000V3A在我公司运行状况稳定，控制效果好，完全适应和满足生产工艺的要求，整个生产过程自动化水平高，大大降低了操作强度，工艺稳定，提高了生产效率，同时系统还提供对外通讯接口eNetGW通讯网关，对实现第三方系统或设备与NT6000系统的集成起到了中间桥梁的作用。3. NT6000V3A系统故障分析及措施

5、DCS系统的稳定性、可靠性以及在工业生产过程中的广泛应用，使得人们对整个系统的要求越来越高。虽然DCS系统采用先进技术，功能强大，但在实际应用中还是存在诸多问题。除了设计、安装、管理等方面的因素外，还会出现如硬件故障、软件故障、就地设备故障以及人为误操作引起的故障等。3.1系统故障系统故障可分为固定性故障和偶然性故障，是影响系统运行的全局性故障。发生故障后可通过重新启动使系统恢复正常的故障称为偶然性故障；相反通过系统重新启动后不能恢复正常的故障称为固定性故障，一般是由于系统设计不当或系统运行年限较长所致。3.2硬件故障硬件故障产生的原因主要有元器件质量不良、使用条件不当、元器件腐蚀老化、调整不

6、当、错误的接线引入不正常电压而形成的短路等。有时由于现场环境的因素，如温度、湿度、灰尘、振动、冲击、鼠害等原因也会造成系统硬件故障。3.2.1. DPU故障DPU主要有DPU脱网、不同步和双机冗余故障,可通过DPU状态指示灯来判断。其中以脱网最为常见，引起脱网的原因有很多，如电气元件的腐蚀老化、散热不良导致元器件烧毁、主板电容鼓爆、板卡积灰大引起电气元件短路,通讯端子接触不良等；此外DPU的负荷率过高也会导致DPU死机、DCS系统失灵等故障。解决此类故障的方法是重新启动DPU，若电气元件损坏，及时维修或更换备件。不同步主要原因是主、副DPU之间的下位机程序或系统文件不同引起的，解决的办法是将主

7、控DPU的文件拷贝到副控的DPU。双机冗余故障主要是由通讯故障引起，如通讯端口接触不良、通讯电缆故障、网线铺设不合理。处理器负荷过高等，也有可能部分DPU失电，其中通讯故障还会导致DPU脱网故障。3.2.2. I/O卡件故障I/O卡件故障一般包括：I/O通道故障、端子板接线错误、卡件跳线错误、串入强电烧毁卡件、电气元件老化、通讯电缆接触不良等，其中以I/O通道故障最为常见，可通过卡件上的LED灯或上位机单点状态来判断。卡件出现故障表现为数据无法采集、操作失灵、上位机无法监视数据变化、系统输出不能驱动现场设备、数据显示精度误差大等现象。若卡件出现故障，应及时进行更换，在更换I/O卡件前先确定故障

8、卡件的位置、类别、跳线及地址、软件版本等，新更换卡件的设置必须与原卡件相同。若排除硬件的原因，应判断故障是出现在DCS系统内还是在外围设备上。一般的判别方法是：拆除卡件端子板上故障点通道现场侧接线，检查该通道是否正常，如模拟量输入信号(AI)出现故障，可以用模拟量信号源在故障点上加信号，然后在上位机观察故障点显示是否正常，从而判断故障点的范围；开关量输入信号(DI)可通过短接故障点通道进行判断；模拟量信号输出(AO)、开关量信号输出(DO)故障可用测量仪表接入故障点通道，然后通过上位机发送指令信号，判断输出信号是否正常。3.2.3. 电源故障电源采用两路AC220V(3A)冗余，一路是厂用电源

9、，另一路是UPS电源，当一路电源有故障时，另一路电源自动投入运行，实现无扰自动切换oAC220V电源接入机柜后，由电源分配版上部的多组输出端子分配给机柜内需要AC220V供电的部件：两个DC24V(10A)开关电源，两个分散，两个照明灯。其中DC24V(10A)开关电源通过分配板分别供给DPU,IO模件，网络交换机，光电接口等。电源分配板上有两路触点输出(NC1,COM1)(NC2,COM2)，用于监视两路24V1(10A)、24V2(10A)总电源的状态，当电源掉电时，对应的触点由闭合状态变成断开状态。这个触点信号可以接入同一个机柜中的DI卡件进行监视及报警。电源故障大多数情况下是有线路问题

10、所导致的，如电源线阻增大、绝缘层不好、线路负荷不匹配、电压波动幅度超限、电源线虚接、元器件损坏、UPS供电技术指标超过规定要求等。一旦确定了电源模块故障，在制定安全措施后进行处理更换。注意，在更换设备前，要分析排除一些危害性故障，如电源异常、负载短路等引起元件损坏的故障。3.2.4. 网络通信故障NT6000系统采用冗余网络通信程序，简称eNetMain。其主要功能是按eNet协议，完成从NT6000系统的DPU中获取数据信息，进行网络诊断、数据处理、报警解析、事件记录等，同时对外提供数据服务，是NT6000系统中软件、硬件连接的桥梁。通信网络出现故障时，首先要检查网络适配器的工作状态，其次检

11、查传输介质和通讯接头，采用双绞线介质，检查网络交换机和RJ45接头的连接状况。此外，还应注意系统的I/O总线。I/O总线故障会导致DPU和I/O单元通信中断，DCS系统处于失控状态。3.2.5. 接地故障接地系统故障会引起DCS输入/输出量的数据不稳定，设备状态失常和误动作，可测量各机柜系统的接地电阻（NT6000V3A系统接地铜牌到大地的接地电阻要求W40），判断接地系统是否出现故障，是否满足接地电阻的要求，并及时进行处理。3.2.6. 工业机故障工业机是DCS系统进行数据处理、操作的终端，是人机交互的平台。常见的故障是死机，也会出现硬件损坏导致系统瘫痪的情况。死机的主要有硬件配置的计算能力

12、不足、灰尘和静电的积聚、计算机病毒、散热系统、电子设备的老化和损坏、恶劣环境的腐蚀等，应定期对工业机进行清洁维护。3.2.7. 过热引起的故障DCS系统除电磁干扰外，散热是影响系统安全、稳定运行的隐患。电子元件对温度非常敏感，温度过高会极大地影响电子元件的稳定性，甚至会导致电子元件的烧毁。要求DCS系统必须有良好的通风散热系统，需要检查各通风口、风扇、进风滤网及空调等工作状态，确保DCS系统在合适的环境温度和环境湿度下工作。3.3 软件故障软件故障分为系统软件故障和应用软件故障。系统软件故障是DCS系统所带来的，包括操作系统软件和运行环境，出现故障时可重新启动系统或重新装载系统软件；应用软件是

13、用户自己编定的，由于软件工作复杂，工作量大，要求维护人员在系统调试和日常维护中认真观察，出现故障时检查用户程序和组态数据，找出故障原因及时解决。3.4 外部设备故障外部设备包括各种温度测量元件、压力控制器、变送器、传感器、开关和执行机构等，容易受到周边运行环境、运行工况和一些人为因素的影响，会直接影响DCS系统的正常控制和指令的执行。这类故障比较直观，在判断和处理上也相对容易，但要确保及时性和准确性。如变送器和热电阻，热电偶或者电动执行阀门的反馈，可检查采样的电流、电压值是否正常，再检查就地设备的工作状况。3.5 操作不当造成故障在实际运行操作中，有时会出现DCS系统某功能不能使用、某控制部分

14、不能正常工作或有误动作，而实际上DCS系统并没有故障，往往是操作人员不熟练，操作错误或者误操作所引起的，尤其是初次使用DCS系统的操作人员较为常见。另外，由于DCS系统采用人机交互界面，操作员对鼠标、键盘的误动作会引起错误的控制指令而造成DCS系统误动作。4.DCS系统故障诊断方法DCS系统故障的诊断是根据经验、发生故障的环境和现象来确定故障的部分和原因，诊断流程如下图。碰件放厦还蹙软件ai曙检查用户编写的程序和绢薔囱侨科帧找出醮障原国戟件、革能恢漣联岫誉理为磁厂賦暑習由使用不当引趨I如I供电电義觇闍一端宇捲践故障.懂块安爱構溟"现场鼻任错溟零)J收件枚陽宦再田DCS系班侵件错運引起(如：叠宦養竝整宦错嘆、集设走#态错泯弩)料蜿软件故曙述是应甬f孚竺豐匕歌件輕曜/祖用就杵族曙另外，利用厂家提供的DCS故障检查流程图、DCS系统故障诊断表和DCS系统设计的自诊断功能，在系统发生故障时可充分利用这些功能来快速诊断和判断故障的部位和原因。5.DCS系统的日常维护1) 做好重大系统和设备的定期检验，并做好