浅析火电厂DCS系统的运行维护要点

王宝玉

摘 要：通过对米东热电厂DCS系统的长期运用，现场积累了一些DCS系统的故障处理方法及维护经验。介绍了DCS集散控制系统故障分类，通过加强DCS系统的日常运行维护，提高了电厂DCS系统运行稳定性。

关键词：火电厂；运行维护；DCS

1 DCS系统概况

DCS（Distributed Control Sys）是集散控制系统的简称。是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。DCS集散控制系统具有适应性好、扩展性强、控制能力优越、可靠性高、可维修性强等特点，系统中的所有设备可分4个层次，自下而上分别是：现场层、过程控制层、操作监控层和管理层。

現场层的设备一般位于被控生产过程的附近，比如：变送器、各类传感器、执行器、电动门等，它们将生产过程中的各种物理量（温度、压力、流量、液位、振动等）转换成电信号（4-20mA、1-5V）或数字信号，送往过程控制站或数据采集站，同时还将过程控制站输出的控制量转换成机械位移，带动调节执行机构，实现对生产过程的控制。过程控制层主要由过程控制站和数据采集站构成。过程控制站接收现场设备，如传感器、变送器来的信号，按照一定的控制策略计算出所需的控制量，并送回到现场层的执行器中去。过程控制站可以同时完成连续控制、顺序控制或逻辑控制功能。操作监控层的主要设备有运行员操作站、工程师站。运行员操作站是运行人员与集散控制系统相互交换信息的人机接口设备，运行人员通过运行员操作站来监视和控制整个生产过程，同时还可以打印各种报表、曲线和画面等。工程师站是为了控制工程师对集散控制系统进行配置、组态、维护所设置的工作站。管理层一般指电厂的厂级管理计算机。

2 DCS系统故障类别

⑴现场仪表设备故障。现场仪表设备包括与生产直接联系的各种传感器、变送器、执行器、电动门等，属于现场层的故障。在DCS系统中，这类故障占的比例最大。一旦CRT画面出现不正确的参数或执行机构不能调整、电机启动不起来等故障时，应首先考虑这类故障。这类故障一般是由于仪表本身的质量、寿命以及仪表周围复杂的生产环境所致。

⑵系统故障。这是影响系统运行的全局性故障，此故障一般很难发生。如果系统发生故障后重新启动，便可恢复正常，可称之为偶然性故障。

⑶硬件故障。这类故障是指过程控制层的故障，主要是DCS系统中的模块，特别是I/O模块损坏造成的故障。这类故障一般比较明显且影响也是局部的，比如：参数显示没有变化，排除现场仪表故障可能后仍不能操作执行机构和电动门等。它们主要是由于使用不当或使用时间较长，模块内元件老化所致。如果模块周围的环境灰尘超标、温度高、湿度大将会大大缩短模块的使用寿命，因此鉴于DCS系统对温度、湿度、清洁度的严格要求。在安装前，操作室尤其是过程控制室的土建、安装、电气、装修工程必须完工，如在夏季，空调要及时启用，控制好室内温度、温度。

⑷软件故障。这类故障是软件本身的错误引起的，一般出现在DCS系统投运调试阶段。因为应用软件程序复杂，工作量大，所以应用软件错误难以避免，这就要求在DCS调试试运阶段热工人员和运行人员应十分认真，及时发现并配合DCS系统调试人员解决问题，此类故障在DCS系统正常运行后很少见。

⑸操作、使用不当造成故障。在实际运行操作中，有时会出现DCS系统某功能不能使用，但实际上DCS系统并没问题，而是操作人员操作不熟练或操作人员错误操作引起的。

3 DCS系统故障特点及维护

对于DCS系统故障的处理大致有以下方法：使用不当引起的故障。这类故障常见的有供电电源错误、端子接线错误、模块安装错误、现场操作错误等；DCS系统操作错误引起的故障。这类故障常见的有参数整定错误、某状态设定错误等；确认是现场仪表设备故障还是DCS系统故障。若是现场一次仪表故障，修复相应现场仪表；若是DCS系统本身故障，应确认是硬件故障还是软件故障。若是硬件故障，找出相应硬件部位，更换模块，这一步骤要充分利用DCS系统的自诊断功能，一般DCS系统的各部分都设计有相应的自诊断功能，在系统发生故障时一定要充分利用这一功能，来分析和判断故障的部位和原因。若是软件故障，还应确认是系统软件还是应用软件故障；若是系统软件故障，可重新启动看能否恢复，或重新装载系统软件重新启动；若是应用软件故障，可检查用户编写的程序和组态的所有数据，找出故障原因。

4 DCS系统日常维护

对过程控制站，要形成制度每日检查。检查机柜内风扇运转是否正常，不间断电源运转是否正常，冗余的CPU主、从关系和功能灯显示是否正确，通讯是否正常等。尤其夏日，要保证空调的良好运行，注意观察过程控制室内温度。不间断电源根据生产具体情况，定期做电源逆变试验，并观察蓄电池出力情况；蓄电池要定期更换。供DCS系统的电源自投装置要定期进行自投试验。过程控制柜内的积灰，要及时用吸尘器进行清扫，确保模块和CPU等设备的良好散热。开关量输入、输出用保险管，更换时一定要符合要求，不能以大换小。现场更换变送器或检修其他热工仪表需拆线时，一定要先将过程控制柜内该点的保险拉开，进行现场检修。一旦DCS系统所用市电掉电改为由不间断电源逆变供电后，运行人员和热工人员及时通知值长或电气运行人员立刻恢复市电，若不能及时恢复，热工人员可采取适当减少用电设备来延长逆变供电时间，为市电的恢复争取时间。