和利时DCS常见故障分析及解决措施

摘要：近年来，随着和利时公司的不断发展，其产品所占的市场份额越来越大，尤其是DCS系统在我国诸多领域都有着广泛的应用。但是随着应用深度的不断增加，其中存在的问题也日益显现出来，进而对系统整体的运行产生了严重的影响。文章对和利时DCS系统在实际应用中发生的故障进行了分析，并提出了相应的解决措施。

关键词：和利时DCS系统；常见故障；解决措施；频繁离线故障；控制站死机故障 文献标识码：A

中图分类号：TQ056 文章编号：1009-2374（2016）27-0062-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.27.029

1 概述

近年来，随着和利时DCS系统应用范围的不断扩大，它对部分企业生产等经营活动的正常运行的影响越来越大。而该系统中存在的故障问题对企业而言具有严重的影响，因此应当加大对和利时DCS系统常见故障的分析研究力度，并制定出相应的解决措施，为今后各个企业的安全生产提供坚实的保障。为了更加全面地了解和利时DCS系统中存在的主要问题，本文将对某发电企业应用和利时DCS系统为例进行详细的分析。

2 DCS系统概述

经过多年的研究分析，过程控制系统的应用性能得到了全面的提高，其发展由早期的PCS、ACS再到今天的DCS系统，其发展历程较长，取得的成果对过程控制系统的进一步发展具有十分重要的影响作用。所谓的DCS系统实质上就是以4C技术（计算机、控制、通信、CRT现实技术）为支撑，并实现对现场设备的控制操作的较为先进的过程控制系统。DCS系统在通信网络（以太网、总线等）的作用下将工业企业生产现场的控制站、操作站以及工程师站等进行有效的连接，这样可以对分散的现场生产设备进行集中化管理和操作。

随着科学技术的不断发展，生产企业对DCS系统的要求也在不断提高，尤其是在处理能力以及数据接口方面，传统的DCS系统已经远远不能满足社会工业生产等发展的需要。一般情况下，DCS系统只有符合以下四个方面的条件，才能满足社会企业发展的基本需要。第一，DCS系统的机构应当具有一定的开放性，同时为了满足实际工业生产的需要，还应当提供多层的数据接口；第二，DCS系统的数据处理能力要高，同时还可以对组成较为复杂的控制系统以及用户自主开发的专用高级控制等提供支持；第三，DCS系统应当符合现场总线的相关的标准为今后系统扩展等提供条件；第四，DCS系统应当具有较高的可靠性，且维修较为简单，并保障所使用的工艺技术比较先进、经济合理，为今后系统的推广应用等提供坚实的基础。总的来说，随着我国科学技术的不断进步，DCS系统也在不断发生着改变，其目的是满足社会工业等生产应用的需要，但是DCS系统在实际的应用过程中仍旧存在着一定的问题，且这些问题的存在对生产的正常运行已经产生了不利的影响，因此应当切实加大对DCS系统的研究重视力度，以推动我国智能化生产的进一步发展。

3 和利时DCS系统分析

通过以上分析可知，DCS系统对社会工业化生产的正常运行等具有十分重要的影响意义。但是随着应用范围的不断扩大，其中存在的问题也逐渐显现出来，如何解决DCS系统在使用中的问题成为了当下研究的热点。本文将以某发电厂为例，对这一问题进行综合的分析探讨。该发电厂的装机容量为4*600MW，其中控制系统使用的是北京和利时自动化工程有限公司所生产的MACS DCS系统，该系统在实际的应用过程中，在通信网络（以太网以及现场总线）作用下将各个工程师站、操作员站、通讯控制站、打印服务站以及现场总线控制站等进行了有效的网络连接，实现了各个站点之间的生产通讯正常化，这样一方面保障了电厂安全生产的正常运行；另一方面一旦生产中发生任何故障可以及时有效地采取解决措施，以免造成不必要的经济损失，其具体结构如图1所示。北京和利时MACS DCS系统在该发电企业正常运行中发挥着十分重要的作用，基本实现了生产的自动化控制，极大地提高了工作效率以及工作质量水平，另外该系统的应用还在一定程度上提高了生产安全系数，降低了事故损失，对电厂的运行具有十分重要的影响意义，但是该系列DCS系统在运行过程中会产生一些故障，并对企业安全生产造成了不利影响，接下来本文将对一些常见的故障进行分析，并提出相应的解决

措施。

4 操作员站频繁离线故障及解决措施

和利时MACS DCS系统（以下简称和利时DCS系统）在正常运行过程中，2号机组操作员站会经常发生离线现象，但是这种离线现象持续的时间较短，一般在2s左右，之后便会自动进行网络连接，在这一段时间内无法对操作站进行任何操作。当相关的技术人员对这一时间段的状态画面进行查看分析时发现，在操作员站处于离线状态的过程中，该系统上层通信网络是处于断开状态的，而下层的通信网络是处于正常状态，且所有的机械设备的运行都不会存在异常现象。另外当机组操作员站处于离线状态时，该系统的交换机和服务器也处于正常状态。通过以上分析可知，当2号机组发生这种离线情况时应当是1号操作员站的网卡存在问题，那么可以通过更换1号操作员站网卡，以保障网络通信的正常，避免2号操作员站再次发生离线故障。因此在系统日常运行的过程中，为了避免操作机组操作员站发生离线故障，首先，应当定期对相关的电子设备进行吹灰处理，以进一步降低电子设备老化的速度，延长其使用周期；其次，操作站的技术人员应当对操作站内各电子设备的使用期限等进行掌握，并根据使用的实际情况对不符合使用要求的电子设备进行更换。总的来说，当和利时DCS系统操作员站发生操作员站频繁离线故障时，应当考虑电子元件是否出现问题，并在日常的管理过程中加大对电子设备的清洁力度，避免产生网络通信故障。

5 控制站死机故障及解决措施

该发电站和利时DCS系统在正常的运行过程中，2号机组的19号控制站有时会发生突然性死机的现象，这种现象的发生将会造成该控制站所有的电子设备复位，且持续时间达2min，之后便会自动恢复正常状态。从和利时DCS系统构成上分析，该系统的主控单元属于双控制器主从冗余配置，简单来说就是指当主控制器部分发生运行故障时，该系统会立即停止运行，但是其显示的状态为正常，这就使得系统不能够立即自动向从控制器进行转换，且只有经过约2min后该系统才会为从控制器进行控制，一旦发生这种主控制器运行故障，且不能立即转换成为从控制器情况时，应当更换主控单元。另外当生产停机后，相关的技术人员应当对主控单元的机架进行检查，并定期进行清洁处理。为了进一步保证控制站在日常生产中正常运行，企业还应当加大对控制站设备的巡查监督运行力度，根据控制站相关设备的使用情况和使用寿命更换设备，对设备进行日常的维护、清洁等，避免造成更大的损失。

除此之外，对于和利时DCS系统而言，其事件顺序记录不能够自动实现同步对时记录，因此当系统机组停止运行时，就无法获得正确的故障顺序记录信息，当发生这种运行故障时，一方面可以通过转换GPS对时方式，即将GPS对时方式转换为DCS服务器软件对时方式；另一方面也可以在每个控制站设置相应的对时硬件设备，以保证各服务器对时实现同步。在DCS系统日常的运行过程中还应当对SOE功能进行定期的测试，一旦测试中发生故障应当立即采取措施，避免影响系统的正常运行。

6 GPS对时信号冲击网络故障及解决措施

对于和利时DCS系统而言，其与网络连接的方式主要包括以下种类，即全厂GPS、GPS与DCS服务器接口以及485总线等三种方式实现网络通信功能。而当GPS进行调试并安装成功之后会对DCS系统的曲线查询功能产生一定不利影响。例如DCS系统曲线扫描功能每间隔20min会发生中断，且每次中断的时间约为5s，而通过对GPS对时频率分析发现，它与DCS曲线系统发生中断的频率是一致的，当进行GPS与DCS服务器对时校时时，就会在一定程度上对DCS系统曲线扫描功能产生一定的影响，进而对系统运行产生阻碍，因此当发生这种运行故障时，应当直接将GPS与DCS系统的对时接口取消，并将两者之间的对时方式选为软件对时，这样将会避免对时校时时对DCS系统扫描功能产生影响。

除此之外，当系统处于停机状态时，技术人员就和利时DCS系统主/副服务器的自动切换功能进行一定试验分析发现，该系统主副服务器的切换无法完成，而当人工重启主服务器之后，该系统主副服务器的切换功能又恢复，且经过对服务器以及SOE的检查发现，其中并无异常现象，但是当对两台服务器的内部相关文件进行检查时发现，这种异常现象产生的原因是控制器对时系统一致所引起的。具体为，和利时DCS系统在运行中只会进行一次对时校时，但是当主副服务器发生切换时，由于两服务器各自的时钟存在着一定的差异，因此造成主副服务器切换时发生切换故障。当和利时DCS系统发生这种故障情况时，也应当采取软件对时措施，以实现定时对主副服务器进行对时校时操作。例如当CRT画面为灰色且信息以乱码形式显示时，应当立即查看报警记录，并电解系统图，其中如果存在故障，那么该位置的服务器会显示为红色（故障），而另一台服务器则显示为绿色（正常），但是服务器的故障并不会导致控制器停止运行。这时就可以采取以下操作措施：第一，将CRT显示操作停机，并通知相关的负责人立即对1号机组的主机负荷进行查看；第二，将发生故障的服务器手动操作重启，并对主副服务器进行检查，保障一主一副；第三，技术人员应当对系统通信网络以及控制器进行检查，一旦发现问题应当立即进行解决，直至网络以及控制器都处于正常状态，操作员站没有报警发生，经过上述处理和利时DCS系统应当会恢复运行，主副服务器实现切换。通过以上分析发现，产生这种运行故障的原因有两点：第一，主服务故障信号没有发出；第二，副服务器没有接收到主服务器故障信号。

7 卡件故障

对于和利时DCS系统而言，卡件故障主要表现为两个方面：第一，电源卡SM900。对于和利时DCS系统来说，其卡件采取的供电方式为横向供电，而当技术巡查人员对2号站的辅电源卡件进行检查时发现，其CRT显示为红色（故障），且经过细致的检查分析得出，横向辅电源发生运行故障，并对其保险进行检测，发现已经烧毁，产生这种故障的原因可能是发生了短路现象，这时将机组的电源供电系统断开，并对其进行进一步的检查发现机笼SM120被烧毁。对于DCS系统而言，它的供电方式采用的是两路电源同时进行供电，且两路供电电源利用隔离装置进行了隔离，这样做的目的一方面是避免一方面发生故障时影响另一路电源供电，另一方面是为电源供电系统维修提供便捷。从实际工作经验分析发现，DCS系统的电源报警系统所提供的电源报警信息并不准确，这就在一定程度上提高了技术人员对系统故障分析的难度，且DCS系统机笼的更换比较困难，因此应当根据实际情况对系统机笼做出科学合理的分析；第二，热电阻卡SM432。对于和利时DCS系统而言，在电机等诸多高压设备上都安装了测温元件，因此在对这些设备进行日常的检查维修时，特别是在进行绝缘测试时，不可避免地会将强电串入到热电阻卡SM432中，且该卡件并没有设置相应的防强电串入对策，因此当强电进入到卡件之后，该卡件极易发生烧糊，甚至严重的情况下会破坏其他相关的元件。例如当DCS系统机组处于正常运行状态时，一旦热点卡SM432被烧毁，那么这时系统主控单元SM201的CNe灯就可能突然灭掉，即发生通信网络故障，这时就应当将被烧毁的卡件及时拆除并进行更换，使系统的网络通信恢复。因此为了避免热电阻发生烧毁现象，技术人员在进行绝缘检测时应当将SM432拆除，待检测完成之后再进行安装。

8 部分功能模块无法正常工作分析及解决措施

和利时DCS系统在运行过程中，部分功能模块可能会发生无法正常运行的故障，例如RS触发器无法正常工作，且经过对RS触发器宏调用命令即宏地址名称进行检查发现并无异常现象，即使将RS触发器拆下并重新安装之后仍旧无法恢复正常工作状态，那么这时技术人员可以在系统处于登录状态的情况下进入到逻辑运算单元，将发生故障的RS模块部分进行强制处理，使其恢复到正常工作状态，之后再将强制状态消除，这样RS触发器功能模块将会重新恢复到正常运行状态。产生这一故障的主要原因是和利时DCS系统内部相应的执行程序发生了一定的故障。对于DCS系统而言，它的逻辑程序没有进行一定的分页处理，且逻辑调用区域的范围也比较大，逻辑程序具体的位置并没有进行准确的设置，这样当DCS系统对逻辑页进行扫描时，就会对整个逻辑调用区域进行扫描处理，一方面给系统的服务器和控制器增加了负载；另一方面在对逻辑调用区域进行扫描的过程中极有可能会将一些无用的字符进行读取，进而引发功能控制模块的运行故障，因此一旦系统功能模块发生运行故障时，应当在逻辑运算区域进行解决，以保障DCS系统运行的正常进行。

9 结语

综上所述，随着我国工业经济进入到快速发展的阶段，对DCS系统的要求也变得越来越高，再加上当下科学技术的不断发展，和利时DCS系统的应用性能也将会极大提高。但是在实际的应用过程中，DCS系统仍旧存在着一定的问题，且这些问题的存在对系统的整体运行产生了一定的影响，因此应当加大对这些常见问题的重视研究力度，一旦发现有故障发生的预兆，应当立即采取措施，避免造成更大的系统设备损坏。

参考文献

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作者简介：蒋波（1981-），男，陕西绥德人，神华陕西国华锦界能源有限责任公司工程师，硕士，研究方向：火电厂热工自动化、火电厂脱硫系统热工控制。

（责任编辑：王 波）