论文部分内容阅读
【摘 要】随着电力行业的不断发展，对工业自控系统计算机的要求业越来越高，只有功能强，可靠性高，有更好的适应恶劣环境的能力，灵敏行高的高精密的自控系统才能更好的保证和提高电力行业的产量和质量.真正实现无人职守。目前，分散控制系统（DCS）以先进的技术、丰富的控制功能、可靠的工作性能等优势，占据了大、中型电力行业的主控领域。本人结合多年的工作实践，对DCS控制系统中常见的硬件故障以及处理办法做简单的介绍，供大家参考论证。
【关键词】DCS;硬件故障;分析
DCS系统（Distributed Control System，分散控制系统），由于采用“管理集中、控制分散”的设计方法，也称为集散控制系统，它彻底避免了集中控制系统中因中心计算机故障而导致整个过程控制系统瘫痪的现象，将危险分散，系统各部分的故障不影响其他部分的正常工作，因而具有更高的安全可靠性，可分布于较大地域，能进行大型生产过程的实时控制，模拟量数据处理功能和运算功能强，能胜任大型和控制状况复杂的过程控制系统，而且还可以实现在线优化、实时调度、统计管理等功能。
為提高生产效率和企业整体效益，近些年，我国各地电力企业都开始采用DCS集散控制系统对工业生产过程进行实时监控。由于生产装置的特点是连续化大生产，对自动化控制水平的要求较高，因而对DCS硬件的完好率要求非常严，一旦发生硬件故障便要求DCS维护人员迅速判断故障点，并及时排除。然而，要排除DCS硬件故障难度很大，原因之一是厂家不提供DCS系统完整的电路图;原因之二是即使知道某个模块发生故障，也绝不允许在生产周期内在线进行检修。而DCS模块离线后会失去供电回路和信号回路，很难检测和寻找出损坏的元件。现针对这些困难，结合经验以一些常见的DCS硬件故障为例进行探讨。
硬件故障相对于软件故障来说能较为直观地发现，维修的基本方法就是更换模块。根据故障指示灯和故障现象判断故障模块是检修的关键，盲目的更换会带来不必要的损失。
1.IO模块COM灯闪烁的故障处理
首先，检查有没有不工作的模块，如果电源灯都不亮，应将其拔下再观察;接下来，判断模块本身有没有问题。将模块插入到别的站，观察是否有同样的问题发生，如果没有发现问题，则基本说明该模块正常。如果离线的模块没有问题，可采用按一定的顺序拔模块，直至模块通信正常，再重点检查最后一个拔下来的模块。如果是模块在本站其他位置通信正常，而只是在特定的位置不好，则说明和模块的底座、地址和通信信号质量问题有关。最后，判断地址有没有重复的。数清楚此站设备组态中一共组了多少个模块，再数清楚此站目前一共插入了多少个模块，再看清楚上位机的设备状态图共有多少个会模块在线，如果数据一致，则说明正常，如果数据不一致，则说明有模块使用的地址不对。
2 从机error灯闪烁的故障处理
对于主机error灯闪烁表示没有符号表，或者在运行过程中检测到符号丢失或被破坏，对于该类问题，一般可以通过codesys登录到主控后点击“在线”，“下载启动工程和符号表”或者重新做一次完整的增量下装。从机error灯闪烁提示冗余进程失败，双机的数据库没有保持一致。如果冒然重启主机将会导致切换而造成现场扰动。
3 接有变频器的信号波动大的故障处理
变频器相当于一个四线制仪表，而且变频器都要求接地，这样就存在两点接地。同时，变频器的电流变化大，感应也大，容易引入干扰。它的解决方法有：1）尽量用FM148E接变频器信号;2）加隔离器;3）软件加滤波处理。有些变频器要求进出主线加阻波器，但有些厂家没加，对DCS的干扰会加大。
4 主控突然断电又突然来电，主控程序丢失的故障处理
主控来电时，外来电压不稳，因而DC24V电压也不稳，干扰主控启动顺序，主从同时启动，在启动正常前，主控无法判断谁主谁从，于是出现相互备份，这样两个主控都会出错，所以，必须清空后重新下装。注意：不能同时上AC220V电源，要先断开AC220V电源开关，再断开DC24V电源开关。如果用西门子的产品，电源就不会出现该问题，因为它的电源是延时2秒等电压稳定后再接通的。
5 某个模块出问题导致DP线通信中断的故障处理
模块是并联在DP总线上的，任一模块出问题都会影响DP通信，只能拔掉可能出问题的模块一个个去试。
有可能出问题的模块有 1）接有四线制的FM148A模块，易感应高压电;2）接有交流触点的FM171;3）接到电气的FM161;4）与大电流电气线捆在一起的信号。
6 DP通信中断，缩小故障范围的处理
如果模块全部离线，有可能是主控DP卡和模块问题;如果只有部分离线，主控DP卡就是好的，只是模块或是DP重复器有问题。用万用表量DP卡的输出两根线，正常应有2伏的交流电压，所有模块底座的37号和38号端子也是DP通信线，可从前往后量，如量电压下降，就可能有问题。将DP重复器的3个开关都拨到ON，这时DP线是以重复器为界分段放大的。如果是全部模块离线，问题模块在DP卡和第一个重复器之间，部分模块离线，问题模块在重复器和FM192TR之间。
7 操作站硬件故障处理
操作站作为人机接口，是操作人员对生产现场进行监控的主要设备，是人为操作最频繁的部分，也是最容易出现问题的地方。操作站硬件故障主要指计算机硬件故障，包括主机、显示器、鼠标和键盘等外围设备，检修时主要根据故障现象，采取替换法和排除法。具体步骤如下：
1）做好DCS软件系统软件和组态文件的备份;
2）观察DCS操作站显示故障信息或现象，初步判断故障所在;
3）关闭计算机和显示器电源，并拔掉电源或空气开关;
4）带防静电手套，更换故障硬件;
5）打开电源，启动计算机，判断是否恢复正常;
6）如处理正常，DCS操作站投用，并观察24小时，如还没有正常，继续执行以上步骤，直到找到故障原因并处理。
通过对DCS硬件常见故障判断思路的论述及相应的硬件故障处理方法的阐述，说明了怎样在生产过程中检查和处理DCS硬件故障，对怎样处理和判断DCS常见的硬件故障提供了一种工作思路和方法。由于工控过程中出现的故障现象比较复杂，正确判断、及时处理生产过程中DCS的硬件故障，是DCS系统维护人员必须具备的能力。同时，DCS系统维护人员应根据系统配置和生产设备控制情况，制定科学、合理、可行的维护策略和方式方法，做到预防性维护、日常维护紧密配合，进行系统的、有计划的、定期的维护，对运行中出现的各种故障，应具体问题具体分析，在工作实践中不断学习、不断总结经验，进一步提高工作能力和业务水平，保证系统在要求的环境下长期良好地运行。
参考文献：
[1]谢彤.DCS控制系统运行与维护[M].北京理工大学出版社，2012.
[2]韩兵.集散控制系统应用技术[M].化学工业出版社，2011.
（作者单位：国电电力大同发电有限责任公司热控分公司）
【关键词】DCS;硬件故障;分析
DCS系统（Distributed Control System，分散控制系统），由于采用“管理集中、控制分散”的设计方法，也称为集散控制系统，它彻底避免了集中控制系统中因中心计算机故障而导致整个过程控制系统瘫痪的现象，将危险分散，系统各部分的故障不影响其他部分的正常工作，因而具有更高的安全可靠性，可分布于较大地域，能进行大型生产过程的实时控制，模拟量数据处理功能和运算功能强，能胜任大型和控制状况复杂的过程控制系统，而且还可以实现在线优化、实时调度、统计管理等功能。
為提高生产效率和企业整体效益，近些年，我国各地电力企业都开始采用DCS集散控制系统对工业生产过程进行实时监控。由于生产装置的特点是连续化大生产，对自动化控制水平的要求较高，因而对DCS硬件的完好率要求非常严，一旦发生硬件故障便要求DCS维护人员迅速判断故障点，并及时排除。然而，要排除DCS硬件故障难度很大，原因之一是厂家不提供DCS系统完整的电路图;原因之二是即使知道某个模块发生故障，也绝不允许在生产周期内在线进行检修。而DCS模块离线后会失去供电回路和信号回路，很难检测和寻找出损坏的元件。现针对这些困难，结合经验以一些常见的DCS硬件故障为例进行探讨。
硬件故障相对于软件故障来说能较为直观地发现，维修的基本方法就是更换模块。根据故障指示灯和故障现象判断故障模块是检修的关键，盲目的更换会带来不必要的损失。
1.IO模块COM灯闪烁的故障处理
首先，检查有没有不工作的模块，如果电源灯都不亮，应将其拔下再观察;接下来，判断模块本身有没有问题。将模块插入到别的站，观察是否有同样的问题发生，如果没有发现问题，则基本说明该模块正常。如果离线的模块没有问题，可采用按一定的顺序拔模块，直至模块通信正常，再重点检查最后一个拔下来的模块。如果是模块在本站其他位置通信正常，而只是在特定的位置不好，则说明和模块的底座、地址和通信信号质量问题有关。最后，判断地址有没有重复的。数清楚此站设备组态中一共组了多少个模块，再数清楚此站目前一共插入了多少个模块，再看清楚上位机的设备状态图共有多少个会模块在线，如果数据一致，则说明正常，如果数据不一致，则说明有模块使用的地址不对。
2 从机error灯闪烁的故障处理
对于主机error灯闪烁表示没有符号表，或者在运行过程中检测到符号丢失或被破坏，对于该类问题，一般可以通过codesys登录到主控后点击“在线”，“下载启动工程和符号表”或者重新做一次完整的增量下装。从机error灯闪烁提示冗余进程失败，双机的数据库没有保持一致。如果冒然重启主机将会导致切换而造成现场扰动。
3 接有变频器的信号波动大的故障处理
变频器相当于一个四线制仪表，而且变频器都要求接地，这样就存在两点接地。同时，变频器的电流变化大，感应也大，容易引入干扰。它的解决方法有：1）尽量用FM148E接变频器信号;2）加隔离器;3）软件加滤波处理。有些变频器要求进出主线加阻波器，但有些厂家没加，对DCS的干扰会加大。
4 主控突然断电又突然来电，主控程序丢失的故障处理
主控来电时，外来电压不稳，因而DC24V电压也不稳，干扰主控启动顺序，主从同时启动，在启动正常前，主控无法判断谁主谁从，于是出现相互备份，这样两个主控都会出错，所以，必须清空后重新下装。注意：不能同时上AC220V电源，要先断开AC220V电源开关，再断开DC24V电源开关。如果用西门子的产品，电源就不会出现该问题，因为它的电源是延时2秒等电压稳定后再接通的。
5 某个模块出问题导致DP线通信中断的故障处理
模块是并联在DP总线上的，任一模块出问题都会影响DP通信，只能拔掉可能出问题的模块一个个去试。
有可能出问题的模块有 1）接有四线制的FM148A模块，易感应高压电;2）接有交流触点的FM171;3）接到电气的FM161;4）与大电流电气线捆在一起的信号。
6 DP通信中断，缩小故障范围的处理
如果模块全部离线，有可能是主控DP卡和模块问题;如果只有部分离线，主控DP卡就是好的，只是模块或是DP重复器有问题。用万用表量DP卡的输出两根线，正常应有2伏的交流电压，所有模块底座的37号和38号端子也是DP通信线，可从前往后量，如量电压下降，就可能有问题。将DP重复器的3个开关都拨到ON，这时DP线是以重复器为界分段放大的。如果是全部模块离线，问题模块在DP卡和第一个重复器之间，部分模块离线，问题模块在重复器和FM192TR之间。
7 操作站硬件故障处理
操作站作为人机接口，是操作人员对生产现场进行监控的主要设备，是人为操作最频繁的部分，也是最容易出现问题的地方。操作站硬件故障主要指计算机硬件故障，包括主机、显示器、鼠标和键盘等外围设备，检修时主要根据故障现象，采取替换法和排除法。具体步骤如下：
1）做好DCS软件系统软件和组态文件的备份;
2）观察DCS操作站显示故障信息或现象，初步判断故障所在;
3）关闭计算机和显示器电源，并拔掉电源或空气开关;
4）带防静电手套，更换故障硬件;
5）打开电源，启动计算机，判断是否恢复正常;
6）如处理正常，DCS操作站投用，并观察24小时，如还没有正常，继续执行以上步骤，直到找到故障原因并处理。
通过对DCS硬件常见故障判断思路的论述及相应的硬件故障处理方法的阐述，说明了怎样在生产过程中检查和处理DCS硬件故障，对怎样处理和判断DCS常见的硬件故障提供了一种工作思路和方法。由于工控过程中出现的故障现象比较复杂，正确判断、及时处理生产过程中DCS的硬件故障，是DCS系统维护人员必须具备的能力。同时，DCS系统维护人员应根据系统配置和生产设备控制情况，制定科学、合理、可行的维护策略和方式方法，做到预防性维护、日常维护紧密配合，进行系统的、有计划的、定期的维护，对运行中出现的各种故障，应具体问题具体分析，在工作实践中不断学习、不断总结经验，进一步提高工作能力和业务水平，保证系统在要求的环境下长期良好地运行。
参考文献：
[1]谢彤.DCS控制系统运行与维护[M].北京理工大学出版社，2012.
[2]韩兵.集散控制系统应用技术[M].化学工业出版社，2011.
（作者单位：国电电力大同发电有限责任公司热控分公司）