青岛西门子PLC代理商
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摘要：本文结合火电厂DCS在生产运行中出现的故障实例，对DCS故障进行了分类和分析，并就如何维护DCS以及减少DCS故障提出了具体办法和措施。
一、分散控制系统(DCS)概述
DCS具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠的特点，在国内外电力、石油、化工、冶金、轻工等生产领域特别是大型发电机组有着较为广泛的应用。目前国内应用较多的的品牌主要有：
(1)国外品牌：美国ABB、西屋、德国西门子、日本横河、日立等;
(2)国内：国电智深、和利时、新华等。
DCS的安全、可靠与否对于保证机组的安全、稳定运行至关重要，若发生问题将有可能造成机组设备的严重损坏甚至人身安全事故。所以非常有必要分析DCS运行中出现的各类问题，采取措施提高火电厂DCS的安全可靠性。
二、DCS在生产过程中的故障情况
每个厂家的DCS都有其各自的特点，因此其故障的现象分析和处理不尽相同，但归纳起来由DCS引起机组二类及以上障碍可划分为三大类：
(1)系统本身问题，包括设计安装缺陷、软硬件故障等。
(2)人为因素造成的故障，包括人员造成的误操作，管理制度不完善及执行环节落实。
(3)系统外部环境问题造成DCS故障。如环境温度过高、湿度过高或过低、粉尘、振动以及小动物等因素造成异常。
2.1 DCS本身问题故障实例
此类故障在生产过程中较为常见，主要包括系统设计安装缺陷，控制器(DPU或CPU)的死机、脱网等故障，操作员站黑屏，网络通讯堵塞，软件存在缺陷，系统配置较低，与其他系统及设备接口存在问题等。
2.1.1 电源及接地问题：
(1)某电厂DCS电源系统采用的是ABB公司Symphony III型电源，但基建时仍按照II型电源的接地方式进行机柜安装，与III型电源接地技术要求差异很大。机组投产以来发生多次DCS模件故障、信号跳变、硬件烧坏的情况，疑与接地系统有关。同样，某电厂在基建期间DCS接地网设计制作安装存在问题，DCS系统运行后所有热电阻热电偶温度测点出现周期波动。
(2)某厂因电源连线松动而导致汽机侧控制系统失效。
经验教训：DCS没有良好的接地系统和合理的电缆屏蔽，不仅系统干扰大，控制系统易误发信号，还易使模件损坏。可见，UPS电源、控制系统接地等存在问题将给电厂投产后DCS的安全稳定运行留下极大隐患。因此，DCS系统电源设计一定要有可靠的后备手段，负荷配置要合理并有一定余量;DCS的系统接地必须严格遵守制造厂技术要求(如制造厂无特殊说明应按照DLT774规定执行)，所有进入DSC系统控制信号的电缆必须采用质量合格的屏蔽电缆，并要同动力电缆分开敷设且有良好的单端接地。
2.1.2 系统配置问题：
(1)浙江某电厂DCS(T-ME/XP系统)频繁故障和死机造成机组停运事故。7、8机组(2*330MW)，从1997年2月试生产至5月，两台机组共发生22次DCS系统故障和死机，造成机组不正常跳闸8次。之后又多次发生操作画面故障(8号机组有两次发生全部6台操作站“黑屏”)，严重威胁机组安全。经分析认为其DCS系统存在以下几个方面的问题：(1)DCS工程设计在性能计算软件、开关量冗余配置上存在问题。(2)硬件配置不匹配(其中包括T-ME和T-XP两种系统的匹配和通信问题)。(3)个别硬件设计不完善。(4)进一步分析，关键的CS275(下层T-ME)通讯总线负荷率过高出现“瓶颈”问题现象。而欧洲T-ME/XP系统用户在配置合理的前提下，T-ME/XP系统使用情况基本良好。
2.1.3 控制器(DPU或CPU)故障
(1)某电厂300MW #2机组HIACS-5000CM控制系统FSSS1的CPU故障，且未将控制权交出，从CPU未能切换为主控，导致该部分系统控制设备无法操作(设备保持原状态工作)。在对主CPU执行在线更换步序至停电时，从CUP切换主控CPU，系统设备受控，更换原主控CPU后系统一切正常。
(2)ABB早期某时间生产的SYMPHONY 同一PCU机柜内不同控制器之间通讯出现数据不一致的情况，通过升级固件这一问题得到解决；
(3)新华控制XDPS系统早期某批次DPU曾多次出现离线、死机现象，经检查为DPU卡件个别电容问题，经升级更换卡件问题解决。
由于目前DCS的控制器均为冗余配置，大大减少了主控制器“异常”引发机组跳闸的次数。但是，一旦一对冗余的控制器同时死机，将直接威胁到安全生产，对于此类情况一定要采取措施切实避免。
2.1.4 DCS网络故障
(1)某电厂西屋WDPF控制系统，由于多次改造系统增加了大量测点和自动控制回路，系统负荷率高达70%以上，造成网络通讯堵塞，多次出现操作员进行操作、切换画面时间过长、画面黑屏等问题。后经升级改造为OVATION系统，系统正常。
(2)某电厂600MW机组负荷508MW，工况稳定，汽轮机所有调门突然大幅摆动，经检查故障原因是机组运行时M5 控制器的转速信号短时间内由3000r/min 变成了0r/min，又马上恢复，调门摆动的原因也是M3和M5通讯时出现掉数据现象，导致Trip Bias(跳闸偏置)信号在机组运行时由0变为1，引起所有调门大幅摆动。对该问题采取措施：对PCU 控制总线的通讯信号进行多重化处理，对通讯信号增加一定延时，躲过通讯信号瞬间跳变；对重要的通讯信号采用了通讯冗余。
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