DCS控制系統故障及原因研究

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1dcs在使用過程中遇到的故障案例

1．1案例1

2008年9月29日，＃1機組負荷600MW，機組處于CCS控制模式及AGC投入方式。＃1機組突然出現操作員站部分畫面變粉紅色、參數檢測不到、機組負荷等參數無法控制、汽機DEH控制器BRC狀態報警等現象。經現場檢查發現，＃1機組DEH系統控制柜4號、5號2個主備控制器同時出現故障報警，2模件狀態燈同時綠閃，4號模件狀態燈1、6燈亮，5號模件狀態燈7、8燈亮，2模件皆處于離線狀態。熱控人員在處理控制器恢復控制的過程中，模件內的運算數據自動重置，程序執行了初始狀態參數，使汽輪機調門關閉，2臺汽泵跳閘，最終導致＃1機組跳閘。

1．2案例2

2010年1月19號，＃2機組在運行中停運，停運期間準備對21號柜3、4號BRC控制邏輯進行下載，下載完成后在BRC由組態方式打成執行方式時出現錯誤，無法將BRC打成執行方式。對21號柜內的3、4號BRC進行了檢查，發現3號BRC（主）狀態燈為紅色，同時2、3燈亮，4號BRC正常。對其進行復位操作后重新下載，邏輯無法下載。此后對3號BRC進行了初始化操作，重新下載仍然報出相同的錯誤信息無法下載。更換新的BRC后重新進行下載仍然無法將其打至執行位。此后一段時間內分別對新的BRC、原備用BRC進行初始化，將新的BRC與原備用BRC調換位置等，但下載均無法正常進行。同時根據錯誤信息我們也對控制邏輯進行了檢查，結果也未發現異常。為了徹底排除21號柜內的通信故障對邏輯下載的影響，將21號柜3、4號BRC移至2號柜5、6號BRC處，嘗試在此處看邏輯是否能夠下載，結果仍然失敗。為了能使＃2機組盡快啟動，決定不再使用原BRC，更換2塊新的BRC再進行下載，并對控制邏輯進行備份，結果下載成功并且順利打至執行位，系統恢復正常。

1．3案例3

2010年1月20日，＃1機組負荷600．26MW，CCS自動投入，給水在自動。運行人員發現21號柜3號BRC（主要控制給水和氣溫）故障，故障導致一、二級減溫水調門全開，A、B給水泵最小流量閥開啟等一系列動作，最終導致主汽溫度4min下降43℃，運行人員手動MFT打閘停機，同時熱控人員對故障的BRC進行開柜門檢查，打開柜門發現2個卡件狀態燈都已經在離線狀態，3號BRC狀態燈變紅1、2燈亮，4號BRC狀態燈7、8燈亮，等機組停下后卡件重新復位打執行，恢復正常。

2對故障案例的原因分析

2．1案例1分析

熱控人員在處理DEH主輔控制器BRC故障過程中，對處于離線狀態的模件置執行方式時，系統提示模件進入錯誤狀態。在對備用控制器進行初始化后，進行邏輯下載，仍然不能置于執行方式。更換新控制器并完成下載邏輯后，也出現同樣問題，仍不能使模件置執行方式。多次咨詢ABB公司及東方自動控制公司專業工程師意見，刪除用于汽機ATC站熱應力計算邏輯的功能塊143（塊地址為100），經編譯后，無法完成邏輯下載，多次嘗試仍不能完成下載任務。在多方研究下，通過GPI編寫了一個引導程序后，對模件進行下載，結果成功使模件置執行方式。但在控制器恢復控制的過程中，模件內的運算數據被自動重置，程序執行了初始狀態參數，使汽輪機調門關閉，2臺汽泵跳閘，最終導致＃1機組跳閘。

2．2案例2分析

21柜主輔控制器不能夠下載組態或下載后不能夠切換到執行狀態，經檢查，是其模件內的組態不完整。如果進行組態下載，下載到1153塊時會因故障而中途終止。在對這2塊模件做17、16順序初始化后組態可以正常下載，模件可以切換到執行狀態。判斷這2塊模件沒有任何故障，現場不能下載組態可能是使用了錯誤的初始化順序引起。模件初始化順序應該是先17后16操作，其中17代表初始化NVRAM并格式化NVRAM到廠環模式；16代表格式化NVRAM到INFI環模式。而現場使用INFI環模式，所以做完17初始化后必須做16初始化。INFI環和廠環在環路上傳遞例外報告的一個最大區別是廠環例外報告的功能塊號不能大于1023，而INFI環則沒有這個限制。如果使用16、17錯誤的初始化順序來初始化模件，那么當下載組態時遇到第一個塊號大于1023的例外報告塊則會因故障而終止下載，經檢查組態1153塊號恰恰是第一個塊號大于1023的例外報告功能塊，故障現象與現場反映的現象完全一致。

2．3案例3分析

對＃1機組DCS系統以及操作員站、工程師站進行了必要的檢查，內容包括在工程師站composer上做檢查、在操作員站PGP上做檢查和硬件檢查，以及收集熱工人員對當時情況的反映等。可以查明05：51出現BRC離線，06：07恢復正常，中間間隔16min。（1）從在工程師站composer和操作員站PGP上查到的信息來看，在composer上做execute操作和BRC恢復運行的時間基本吻合，可以判斷在composer上做execute操作后BRC恢復正常；（2）一般主輔控制器組態是冗余的，當一塊BRC出現故障時，會自動切換至冗余備用控制器，然而當原備用控制器內部出現報警或者錯誤時，還未出現故障（如狀態燈綠閃、NVRAM數據消失而組態并未消失，即運行可操作而工程師站邏輯組態不可操作），這樣主控制器一旦在運行中出現故障，備用控制器將無法切為主控制器，從而造成主輔控制器同時報故障。

3結語

以上只是ABB公司DCS幾個比較典型的案例，除此之外，在生產中還遇到過很多其他DCS故障，如輸入／輸出子模件的故障、端子板的故障等，但這些故障影響范圍相對較小，而且容易控制。DCS控制系統發生故障再所難免，但如何把故障率以及因故障而產生的危險降低，是我們通過相關工作就能做到的。不管對于哪種DCS產品，我們都應該做到以下3點：（1）加強設備的巡檢巡查，定期對控制系統進行巡檢，對電子間的環境溫濕度進行監視；（2）完善邏輯，爭取做到對重要點、重要環節的全部監視；（3）加強管理，完善各種制度，比如應急預案等。

作者：李洋單位：廣東粵電集團靖海發電有限公司