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[摘 要]本文着重分析DCS系统在电厂热控系统运行中常见的故障及其原因，并从系统维护管理、检修和设计制造等诸方面提出了防范对策，为发电机组的安全稳定运行提供保证。
[关键词]DCS系统；电厂；常见故障；对策
中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0039-01
作为火电厂安全经济运行主导因素的热控自动化设备DCS系统，近年来得到了普遍应用，为火电厂机组安全、稳定的运行起到了积极的作用。但DCS系统常见故障使机组运行的安全性和经济性受到较大影响，DCS系统的安全性和可靠性还有待提高，在运行过程中经常会出现这样或那样的故障，这些故障的出现，导致了发电机组的非计划停运，给发电企业造成不应有的损失。因此，必须对其加以充分认识。
1 DCS控制系统的主要应用优势和特点
1.1 一种对生产过程进行集中监视和操作的控制系统，由两个以上过程采集站组成，其中每个采集站都应用微处理器，采集站分散到各部分工艺流程中对其数据进行采集和控制，同时所采集的数据信息通过数据通信系统与中央控制室各监控操作站联网。
1.2 分散控制系统由于具有可靠性高、功能强大、配置灵活等特点，在电厂热控制系统中应用较为广泛。通过应用分散控制系统，能使电厂热控制系统实现分散控制、集中管理。
2 发电厂DCS系统常见故障
2.1 节点总线故障，由于总线的干线上任何一个节点出现故障，都会导致总线上所有站和它的子设备都会出现通讯故障，虽然采用双路冗余配置的方式，能减少节点总线故障问题，但是不能从源头上将该问题完全解决。
2.2 就地总线故障，一方面由于就地总线的特殊性，其工作环境极为恶劣，且较容易受到检修人员的误动而使故障频发；另一方面总线本身也会因为各种原因而造成通讯类故障。
2.3 地址标识的错误。不论是就地组件还是总线接口，一旦其地址标识错误，必然造成通信网络的紊乱。就地组件和总线接口都有可能出现地址标识错误，从而使网络通讯出现紊乱的状况。
2.4 硬件故障。DCS系统中的各个硬件功能有所不同，以硬件功能为依据，DCS系统硬件故障主要有人机接口故障和过程通道故障两大类。人机接口故障主要是实现人机联系功能硬件出现故障。过程通道故障主要是指就地总线故障、I/O通道故障等。而过程通道故障往往对监控和检测功能造成较大影响，而且一旦出现故障，造成的后果更为恶劣。
2.5 人为故障.对于DCS系统来说，由于受到人为因素的影响，主要是在对DCS系统进行维护检修时往往出现人为误操作现象，从而使系统出现故障，这种故障最容易产生在系统控制逻辑进行修改、系统软件下装、设备重启、保护信号等操作。在使用DCS的发电厂里，人为误操作在诸多故障中占据较大比例，应该予以足够的重视。
2.6 电源系统故障。电源方面的问题比较多，一是备用电源不能自投，虽采用UPS和保安段双路互为备用的供电方式，但在转换时也会出现瞬间失电，导致机组跳闸；二是保险配置不合理及DPU电源内部故障等造成电源中断，导致系统运行的停止；三是稳压电源波动引起保护误动及接插头接触不良导致稳压电源无输出；四是有的系统整个机柜通过一路保险供所有输入信号或一路电源外接负载很大，导致模件的损坏；五是系统电源未采用UPS供电，冗余备用就更无从谈起。
2.7 干扰信号的产生。DCS系统的干扰信号可能来自于系统本身，也可能来自于外部环境。由于不同的DCS系统对接地都有严格的规定。一旦接地电阻或接地方式达不到要求，就会使网络通讯的效率降低或增加误码的可能，轻则造成部分功能不正常，重则导致网络瘫痪。电源质量同样影响系统的稳定运行。由于DCS系统的电源既要保证电压的稳定，也要保证在一路电源故障时，无扰切换至另一路电源，否则会对系统工作产生干扰。过程控制处理机主，备处理机之间的切换有时也会导致干扰。
3 故障的应对措施及处理方法
3.1 电源系统故障应采取的防范措施。要保证DCS系统的安全、稳定，必须要具备合理的电源布置，其次要选用高质量的电源模块，并要保证较高的冗余率。而且要注意观察电源的输出电压，防止出现波动。对电源实行寿命管理，该更换的时候必须更换，绝对不允许等到电源出现了故障的时候才更换。
3.2 硬件故障应采取的防范措施。硬件故障分为人机接口故障和过程通道故障两大类。人机接口故障防范措施：球标操作故障时，可对内部机械装置进行更换，同时加强对电缆插座进行检查；控制操作失效时，在过程通道正常运行时，需要对操作员站进行仔细检查，通过重启或初始化操作员站来解除故障；薄膜键盘故障时，要针对薄膜键盘组态错误、启动不完整等不同情况进行处理；打印机不工作时，应重新检查打印机的设置，对其硬件进行检查，并采取针对性措施。过程通道故障防范措施：I/O卡件故障时，应对I/O卡件进行及时检查，并及时更换故障I/O卡件。一次元件或控制设备故障时，应加强对异常参数的注意，并采取相应措施进行解决。对于硬件故障的防范，还需要严格按照系统检修、维护管理要求来进行，故障产生后，要及时处理，防止故障范围扩大。
3.3 通信网络系统故障。通信网络是DCS系统与生产一线连接的纽带，其故障一般发生在节点总线和就地总线，也可能是因为地标错误所造成。为避免节点总线故障的发生，最有效的方法是采用双路冗余配置的方式，避免因一路总线发生故障而影响全局。防就地总线故障的有效方法是，要将就地总线与就地设备的联接点进行妥善处理，拆装设备时，不得影响总线的正常运行，总线分支应安装在不易碰触的地方。同时，就地总线最好是采用双路冗余配置，以提高通信的可靠性。为避免地址标识的错误的发生，主要是要防止人为的误动、误改。
3.4 人为故障防范措施。要防止人为故障，就要根据发电厂实际情况制定符合实际情况的监护和批准制度，加强管理，杜绝人为故障发生。通过制定DCS管理制度、软件修改管理制度等使人为误操作故障得到有效解决。对于主要保护的解投型式应采用硬切换开关，使保护误动的情况得到解决；对于辅机保护，其状态的强制应采用图形化操作，从而避免人为误操作的发生；对于软件及数据库，则应加强软件备份和管理工作。此外，要加强对检修人员的培训，提高检修人员的专业技术素质。
3.5 防止干扰的措施。为防止外来干扰信号串人系统，应加强系统屏蔽及接地，严格执行接地要求和接地方式，敷设的信号线应远离强于扰源，同时采取措施，防止电源的波动。对于接地完好的系统中不明干扰，应检查系统各总线布置是否有问题，有时总线终端的匹配电阻阻值变化或质量不可靠，也会造成总线通讯故障。
4 结束语
随着发电厂的发展，DCS系统应用越来越广泛，然而DCS系统常见故障使机组运行的安全性和可靠性受到较大影响，通过对DCS系统常见故障的充分认识，并采取具有针对性的措施，能有效减少或避免DCS系统故障发生，从而使发电厂实现良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 李明柱，阮燕骁，张希洧等.基于XDPS平台的火电厂辅网DCS控制设计应用[J].内蒙古电力技术，2011，29（3）：169-172.
[2] 谢炜，宋益纯，王林等.发电厂DCS常见故障分析与预防[J].山东电力高等专科学校学报，2010，6（2）：233-235
[3] 朱维国.DCS系统运行与维护经验浅谈[J].计算机光盘软件与应用，2010，（6）.
[4] 刘一福，吕峰，刘晓军.DCS网络和控制器故障的分析及防范[J].电力安全技术，2010，8（5）：133-135.
[5] 谢炜，宋益纯，王林.发电厂DCS常见故障分析与预防[J].山东电力高等专科学校学报，2012，6（2）：106-109.
[关键词]DCS系统；电厂；常见故障；对策
中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0039-01
作为火电厂安全经济运行主导因素的热控自动化设备DCS系统，近年来得到了普遍应用，为火电厂机组安全、稳定的运行起到了积极的作用。但DCS系统常见故障使机组运行的安全性和经济性受到较大影响，DCS系统的安全性和可靠性还有待提高，在运行过程中经常会出现这样或那样的故障，这些故障的出现，导致了发电机组的非计划停运，给发电企业造成不应有的损失。因此，必须对其加以充分认识。
1 DCS控制系统的主要应用优势和特点
1.1 一种对生产过程进行集中监视和操作的控制系统，由两个以上过程采集站组成，其中每个采集站都应用微处理器，采集站分散到各部分工艺流程中对其数据进行采集和控制，同时所采集的数据信息通过数据通信系统与中央控制室各监控操作站联网。
1.2 分散控制系统由于具有可靠性高、功能强大、配置灵活等特点，在电厂热控制系统中应用较为广泛。通过应用分散控制系统，能使电厂热控制系统实现分散控制、集中管理。
2 发电厂DCS系统常见故障
2.1 节点总线故障，由于总线的干线上任何一个节点出现故障，都会导致总线上所有站和它的子设备都会出现通讯故障，虽然采用双路冗余配置的方式，能减少节点总线故障问题，但是不能从源头上将该问题完全解决。
2.2 就地总线故障，一方面由于就地总线的特殊性，其工作环境极为恶劣，且较容易受到检修人员的误动而使故障频发；另一方面总线本身也会因为各种原因而造成通讯类故障。
2.3 地址标识的错误。不论是就地组件还是总线接口，一旦其地址标识错误，必然造成通信网络的紊乱。就地组件和总线接口都有可能出现地址标识错误，从而使网络通讯出现紊乱的状况。
2.4 硬件故障。DCS系统中的各个硬件功能有所不同，以硬件功能为依据，DCS系统硬件故障主要有人机接口故障和过程通道故障两大类。人机接口故障主要是实现人机联系功能硬件出现故障。过程通道故障主要是指就地总线故障、I/O通道故障等。而过程通道故障往往对监控和检测功能造成较大影响，而且一旦出现故障，造成的后果更为恶劣。
2.5 人为故障.对于DCS系统来说，由于受到人为因素的影响，主要是在对DCS系统进行维护检修时往往出现人为误操作现象，从而使系统出现故障，这种故障最容易产生在系统控制逻辑进行修改、系统软件下装、设备重启、保护信号等操作。在使用DCS的发电厂里，人为误操作在诸多故障中占据较大比例，应该予以足够的重视。
2.6 电源系统故障。电源方面的问题比较多，一是备用电源不能自投，虽采用UPS和保安段双路互为备用的供电方式，但在转换时也会出现瞬间失电，导致机组跳闸；二是保险配置不合理及DPU电源内部故障等造成电源中断，导致系统运行的停止；三是稳压电源波动引起保护误动及接插头接触不良导致稳压电源无输出；四是有的系统整个机柜通过一路保险供所有输入信号或一路电源外接负载很大，导致模件的损坏；五是系统电源未采用UPS供电，冗余备用就更无从谈起。
2.7 干扰信号的产生。DCS系统的干扰信号可能来自于系统本身，也可能来自于外部环境。由于不同的DCS系统对接地都有严格的规定。一旦接地电阻或接地方式达不到要求，就会使网络通讯的效率降低或增加误码的可能，轻则造成部分功能不正常，重则导致网络瘫痪。电源质量同样影响系统的稳定运行。由于DCS系统的电源既要保证电压的稳定，也要保证在一路电源故障时，无扰切换至另一路电源，否则会对系统工作产生干扰。过程控制处理机主，备处理机之间的切换有时也会导致干扰。
3 故障的应对措施及处理方法
3.1 电源系统故障应采取的防范措施。要保证DCS系统的安全、稳定，必须要具备合理的电源布置，其次要选用高质量的电源模块，并要保证较高的冗余率。而且要注意观察电源的输出电压，防止出现波动。对电源实行寿命管理，该更换的时候必须更换，绝对不允许等到电源出现了故障的时候才更换。
3.2 硬件故障应采取的防范措施。硬件故障分为人机接口故障和过程通道故障两大类。人机接口故障防范措施：球标操作故障时，可对内部机械装置进行更换，同时加强对电缆插座进行检查；控制操作失效时，在过程通道正常运行时，需要对操作员站进行仔细检查，通过重启或初始化操作员站来解除故障；薄膜键盘故障时，要针对薄膜键盘组态错误、启动不完整等不同情况进行处理；打印机不工作时，应重新检查打印机的设置，对其硬件进行检查，并采取针对性措施。过程通道故障防范措施：I/O卡件故障时，应对I/O卡件进行及时检查，并及时更换故障I/O卡件。一次元件或控制设备故障时，应加强对异常参数的注意，并采取相应措施进行解决。对于硬件故障的防范，还需要严格按照系统检修、维护管理要求来进行，故障产生后，要及时处理，防止故障范围扩大。
3.3 通信网络系统故障。通信网络是DCS系统与生产一线连接的纽带，其故障一般发生在节点总线和就地总线，也可能是因为地标错误所造成。为避免节点总线故障的发生，最有效的方法是采用双路冗余配置的方式，避免因一路总线发生故障而影响全局。防就地总线故障的有效方法是，要将就地总线与就地设备的联接点进行妥善处理，拆装设备时，不得影响总线的正常运行，总线分支应安装在不易碰触的地方。同时，就地总线最好是采用双路冗余配置，以提高通信的可靠性。为避免地址标识的错误的发生，主要是要防止人为的误动、误改。
3.4 人为故障防范措施。要防止人为故障，就要根据发电厂实际情况制定符合实际情况的监护和批准制度，加强管理，杜绝人为故障发生。通过制定DCS管理制度、软件修改管理制度等使人为误操作故障得到有效解决。对于主要保护的解投型式应采用硬切换开关，使保护误动的情况得到解决；对于辅机保护，其状态的强制应采用图形化操作，从而避免人为误操作的发生；对于软件及数据库，则应加强软件备份和管理工作。此外，要加强对检修人员的培训，提高检修人员的专业技术素质。
3.5 防止干扰的措施。为防止外来干扰信号串人系统，应加强系统屏蔽及接地，严格执行接地要求和接地方式，敷设的信号线应远离强于扰源，同时采取措施，防止电源的波动。对于接地完好的系统中不明干扰，应检查系统各总线布置是否有问题，有时总线终端的匹配电阻阻值变化或质量不可靠，也会造成总线通讯故障。
4 结束语
随着发电厂的发展，DCS系统应用越来越广泛，然而DCS系统常见故障使机组运行的安全性和可靠性受到较大影响，通过对DCS系统常见故障的充分认识，并采取具有针对性的措施，能有效减少或避免DCS系统故障发生，从而使发电厂实现良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 李明柱，阮燕骁，张希洧等.基于XDPS平台的火电厂辅网DCS控制设计应用[J].内蒙古电力技术，2011，29（3）：169-172.
[2] 谢炜，宋益纯，王林等.发电厂DCS常见故障分析与预防[J].山东电力高等专科学校学报，2010，6（2）：233-235
[3] 朱维国.DCS系统运行与维护经验浅谈[J].计算机光盘软件与应用，2010，（6）.
[4] 刘一福，吕峰，刘晓军.DCS网络和控制器故障的分析及防范[J].电力安全技术，2010，8（5）：133-135.
[5] 谢炜，宋益纯，王林.发电厂DCS常见故障分析与预防[J].山东电力高等专科学校学报，2012，6（2）：106-109.