DCS硬件故障的分析與處理

張成程 劉爭

【摘 ?要】隨著電力行業的不斷發展，對工業自控系統計算機的要求業越來越高，只有功能強，可靠性高，有更好的適應惡劣環境的能力，靈敏行高的高精密的自控系統才能更好的保證和提高電力行業的產量和質量.真正實現無人職守。目前，分散控制系統（DCS）以先進的技術、豐富的控制功能、可靠的工作性能等優勢，占據了大、中型電力行業的主控領域。本人結合多年的工作實踐，對DCS控制系統中常見的硬件故障以及處理辦法做簡單的介紹，供大家參考論證。

【關鍵詞】DCS;硬件故障;分析

DCS系統（Distributed Control System，分散控制系統），由于采用“管理集中、控制分散”的設計方法，也稱為集散控制系統，它徹底避免了集中控制系統中因中心計算機故障而導致整個過程控制系統癱瘓的現象，將危險分散，系統各部分的故障不影響其他部分的正常工作，因而具有更高的安全可靠性，可分布于較大地域，能進行大型生產過程的實時控制，模擬量數據處理功能和運算功能強，能勝任大型和控制狀況復雜的過程控制系統，而且還可以實現在線優化、實時調度、統計管理等功能。

為提高生產效率和企業整體效益，近些年，我國各地電力企業都開始采用DCS集散控制系統對工業生產過程進行實時監控。由于生產裝置的特點是連續化大生產，對自動化控制水平的要求較高，因而對DCS硬件的完好率要求非常嚴，一旦發生硬件故障便要求DCS維護人員迅速判斷故障點，并及時排除。然而，要排除DCS硬件故障難度很大，原因之一是廠家不提供DCS系統完整的電路圖;原因之二是即使知道某個模塊發生故障，也絕不允許在生產周期內在線進行檢修。而DCS模塊離線后會失去供電回路和信號回路，很難檢測和尋找出損壞的元件。現針對這些困難，結合經驗以一些常見的DCS硬件故障為例進行探討。

硬件故障相對于軟件故障來說能較為直觀地發現，維修的基本方法就是更換模塊。根據故障指示燈和故障現象判斷故障模塊是檢修的關鍵，盲目的更換會帶來不必要的損失。

1.IO模塊COM燈閃爍的故障處理

首先，檢查有沒有不工作的模塊，如果電源燈都不亮，應將其拔下再觀察;接下來，判斷模塊本身有沒有問題。將模塊插入到別的站，觀察是否有同樣的問題發生，如果沒有發現問題，則基本說明該模塊正常。如果離線的模塊沒有問題，可采用按一定的順序拔模塊，直至模塊通信正常，再重點檢查最后一個拔下來的模塊。如果是模塊在本站其他位置通信正常，而只是在特定的位置不好，則說明和模塊的底座、地址和通信信號質量問題有關。最后，判斷地址有沒有重復的。數清楚此站設備組態中一共組了多少個模塊，再數清楚此站目前一共插入了多少個模塊，再看清楚上位機的設備狀態圖共有多少個會模塊在線，如果數據一致，則說明正常，如果數據不一致，則說明有模塊使用的地址不對。

2 從機error燈閃爍的故障處理

對于主機error燈閃爍表示沒有符號表，或者在運行過程中檢測到符號丟失或被破壞，對于該類問題，一般可以通過codesys登錄到主控后點擊“在線”，“下載啟動工程和符號表”或者重新做一次完整的增量下裝。從機error燈閃爍提示冗余進程失敗，雙機的數據庫沒有保持一致。如果冒然重啟主機將會導致切換而造成現場擾動。

3 接有變頻器的信號波動大的故障處理

變頻器相當于一個四線制儀表，而且變頻器都要求接地，這樣就存在兩點接地。同時，變頻器的電流變化大，感應也大，容易引入干擾。它的解決方法有：1）盡量用FM148E接變頻器信號;2）加隔離器;3）軟件加濾波處理。有些變頻器要求進出主線加阻波器，但有些廠家沒加，對DCS的干擾會加大。

4 主控突然斷電又突然來電，主控程序丟失的故障處理

主控來電時，外來電壓不穩，因而DC24V電壓也不穩，干擾主控啟動順序，主從同時啟動，在啟動正常前，主控無法判斷誰主誰從，于是出現相互備份，這樣兩個主控都會出錯，所以，必須清空后重新下裝。注意：不能同時上AC220V電源，要先斷開AC220V電源開關，再斷開DC24V電源開關。如果用西門子的產品，電源就不會出現該問題，因為它的電源是延時2秒等電壓穩定后再接通的。

5 某個模塊出問題導致DP線通信中斷的故障處理

模塊是并聯在DP總線上的，任一模塊出問題都會影響DP通信，只能拔掉可能出問題的模塊一個個去試。

有可能出問題的模塊有 1）接有四線制的FM148A模塊，易感應高壓電;2）接有交流觸點的FM171;3）接到電氣的FM161;4）與大電流電氣線捆在一起的信號。

6 DP通信中斷，縮小故障范圍的處理

如果模塊全部離線，有可能是主控DP卡和模塊問題;如果只有部分離線，主控DP卡就是好的，只是模塊或是DP重復器有問題。用萬用表量DP卡的輸出兩根線，正常應有2伏的交流電壓，所有模塊底座的37號和38號端子也是DP通信線，可從前往后量，如量電壓下降，就可能有問題。將DP重復器的3個開關都撥到ON，這時DP線是以重復器為界分段放大的。如果是全部模塊離線，問題模塊在DP卡和第一個重復器之間，部分模塊離線，問題模塊在重復器和FM192TR之間。

7 操作站硬件故障處理

操作站作為人機接口，是操作人員對生產現場進行監控的主要設備，是人為操作最頻繁的部分，也是最容易出現問題的地方。操作站硬件故障主要指計算機硬件故障，包括主機、顯示器、鼠標和鍵盤等外圍設備，檢修時主要根據故障現象，采取替換法和排除法。具體步驟如下：

1）做好DCS軟件系統軟件和組態文件的備份;

2）觀察DCS操作站顯示故障信息或現象，初步判斷故障所在;

3）關閉計算機和顯示器電源，并拔掉電源或空氣開關;

4）帶防靜電手套，更換故障硬件;

5）打開電源，啟動計算機，判斷是否恢復正常;

6）如處理正常，DCS操作站投用，并觀察24小時，如還沒有正常，繼續執行以上步驟，直到找到故障原因并處理。

通過對DCS硬件常見故障判斷思路的論述及相應的硬件故障處理方法的闡述，說明了怎樣在生產過程中檢查和處理DCS硬件故障，對怎樣處理和判斷DCS常見的硬件故障提供了一種工作思路和方法。由于工控過程中出現的故障現象比較復雜，正確判斷、及時處理生產過程中DCS的硬件故障，是DCS系統維護人員必須具備的能力。同時，DCS系統維護人員應根據系統配置和生產設備控制情況，制定科學、合理、可行的維護策略和方式方法，做到預防性維護、日常維護緊密配合，進行系統的、有計劃的、定期的維護，對運行中出現的各種故障，應具體問題具體分析，在工作實踐中不斷學習、不斷總結經驗，進一步提高工作能力和業務水平，保證系統在要求的環境下長期良好地運行。

參考文獻：

[1]謝彤.DCS控制系統運行與維護[M].北京理工大學出版社，2012.

[2]韓兵.集散控制系統應用技術[M].化學工業出版社，2011.

（作者單位：國電電力大同發電有限責任公司熱控分公司）