[摘 要]本文主要主要围绕热电DCS系统使用情况进行了分析，并就出现的一些DCS系统故障的诊断方法以及相应的维护处理措施进行了讨论。
　　[关键词]DCS系统；硬件设计；故障分析；维护技术
　　中图分类号：TM621.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0267-01
　　分散控制系统（Distributed Control System以下简称DCS）自问世以来，通过不断的发展和完善，在火电中的应用已经成为一个必须具备的控制手段。DCS系统经过多个阶段的发展，结构等各方面已日臻完善，技术更为高超成熟，在火力发电中已被广泛使用，成为电力行业中不可或缺的自控装备。DCS也是一个功能、机构强大的控制系统，为工业生产带来不可估量的经济效益，了解DCS系统常见故障和维护，对避免因故障引起的不必要的损失有着重要的作用，也是DCS应用中一个重要的内容之一。
　　1 DCS系统的特征
　　1.1 可靠性高。由于DCS将系统控制功能分散在各台独立的电脑上实现，系统架构采用容错设计。
　　1.2 开放性。DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用网络方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。
　　1.3 灵活性。通过组态软件进行软硬件组态，方便地构成所需的控制系统。
　　1.4 易于维护。使用功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点。
　　1.5 协调性。各工作站之間通过局域网络传送各种数据，系统信息共享，协调工作，完成控制系统的总体功能和数据优化处理。
　　1.6 控制功能齐全。组态软件中所含控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。
　　2 DCS系统设计的基本原则
　　2.1 坚持所有与控制回路有关的部件（如I/O卡件、控制器、电源、通讯总线等）都按1：1冗余配置。同时所有的子系统，包括控制站、操作站、工程师站、通讯系统、电源系统等，其设计负荷和实际运行最大负荷都不应超过其硬件、软件能力的百分之六十。系统中所有可能发生损坏的部件，如控制器，I/O卡件按系统配置数量的15%的原则留出备件裕度。
　　2.2 抗干扰设计。抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统的抗干扰能力，这种措施也是抑制电磁干扰的基本方法。一是要重视DCS系统设备选型。要提高DCS系统的整体抗干扰性，首先要选择有较强抗干扰能力的系统设备，包括电磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干扰能力。二是采用综合抗干扰设计，主要考虑来自系统外部的几种抑制干扰措施：一是采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰；二是选用合适的电缆进行敷设。正确选择接地点，完善接地系统。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。
　　2.3 采用硬件滤波及软件抗干扰措施。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样、定时校正参考点电位，并采用动态零点；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。
　　3 DCS系统应用中需要注意的关键点
　　3.1 DCS网络接口。DCS控制系统网络在运行期间必须保证一条通讯环路正常。由于更换端子板时双网电缆都必须更改接线，且网络通信恢复需要时间，一旦操作出错就会引起环形网络中断，系统将失去监控，在故障处理过程中首先必须了解其特性方可操作，以免故障扩大。
　　3.2 DCS机柜电源监视模件。DCS机柜电源监视模件可以有效抑止了信号误发，但是使其成为系统故障的集中点。当电源监视模块发生故障，PCU将停止工作，这会给整个DCS系统运行带来很大影响。着力分析DCS机柜电源监视模件故障原因、采取适当保护措施是十份必要的，是DCS系统安全运行的保障。
　　3.3 控制单元之间的重要信号传输存在风险。由于PCU控制功能相对独立，在PCU故障、环路通信故障等紧急情况下能够保证一定自转能力。为了进一步加强系统稳定性，必须对PCU之间的信号传输进行适当管理，才能降低信号传输带来的风险。
　　3.4 重要信号采集。DCS控制系统采集了大量重要信号用来控制工艺过程或保护重要设备及系统。受到系统容量、硬件配置等限制，同一块模件上重要信号过多或同一系统信号过于集中对系统维护带来很大风险。
　　3.5 DCS信号强制功能。DCS信号强制途径众多，通常手段有修改定值、强制手动、在线修改、端子拆线或短接等。每一种强制手段都存在着自身的优势及缺点，信号强制手段对系统运行干预程度各不相同，具体情况下需要仔细斟酌，选择最佳方案实施才能把风险降到最低。
　　3.6 DCS组态在线修改。在系统正常运行期间，执行异动报告或消缺项目等情况下必须进行组态在线修改操作。理论上分析，在DCS控制器等运行都正常时是允许在线组态的，但是风险还是较大。
　　4 DCS系统日常维护和优化的主要措施
　　4.1 系统整体日常维护。DCS系统日常维护是其长期正常运行的重要保障，在维护过程中必须严格执行 DCS系统相关管理制度；保证室内气温稳定，为预防低气温变化导致系统设备因冷冻难以启动，温度变化应不大于5度；不允许使用盗版或与系统无关的软件；在控制室内安装分布合理的接地；严格执行防静电措施，避免电磁场的干扰。
　　4.2 系统预防性维护。每年对DCS进行一次大检，及时处理系统故障，并利用系统大修进行整体预防性维护，维护时要坚持对操作站以及控制站包括电源箱、计算机内部等进行停电检修，并对此零部件进行清洁；检查系统接地、供电系统设置，进行接地电阻测试，对DCS系统冗余进行测试。 　　4.3 重点对系统电源进行维护。定期进行冗余电源系统的切换实验，并对UPS电源进行切换检查；及时按照电池要求给电池充电或放电；定期检查I/O模件等硬件是否工作正常，及时更换老化部件和接线，检查接地点分布是否合理；经常性的检查各个网络接头等与接线是否接触良好；定期查看DCS系统风扇是否正常运转，经常清理风扇叶片，并保持风道畅通无阻，以确保系统长时间运行。
　　4.4 网络故障维护。出现网络问题，首先可以PING一下DCS的主控制网络和系统网络，若出现数据丢失情况，则可以确定网络存在问题。比如本次调试时碰到画面间断性卡死无法操作的情况：首先，确定网线是不是过长，过长则需加中继器或者改成光纖；其次，排除是不是A，B双网构成了环网；再者，如果交换机有问题，可以切换主副网络时重启交换机来解决网络堵塞的情况。如果遇到数据库算法无法下装的紧急情况，可以用移动工程师站单独把数据库和算法下到每个DPU中做应急处理。
　　4.5 干扰故障维护处理。干扰问题首先一定要保证良好的接地，DCS一定要单独接地。倘若要串联其他设备使用，变送器信号必须添加隔离措施。现场环境比较恶劣时，DI信号也可采用隔离继电器，以确保安全，万一发生事故时，只烧毁继电器，卡件能够保证安全。
　　5 结束语
　　火电厂开关量控制系统的改进和优化工作非常琐碎，有时看似微不足道，但对提高机组运行的可靠性却有着非常大的作用。容错逻辑设计方法产生于逻辑完善工作中，从避免事故、避免损坏设备、避免误操作的角度出发，研究容错逻辑，通过不断总结，形成一整套容错逻辑的典型设计方法并推广应用，以指导火电厂热工自动化系统设计。
　　参考文献
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　　作者简介
　　杨春（1985—），男，内蒙古人，毕业于江西电力职业技术学院，助理工程师，现从事火力发电厂热控检修维护工作。