作者：程真　赵万荣　

摘要　经由过程对北仑发电厂二期3台600MW机组DCS系统运行中泛起的故障情况和故障缘由的分析，提出了故障泛起时响应的处置对策，尤其是通讯故障对运行工况影响严重时，给出了做好要害安措预案的方式，对类似进程中运行操作也具有一定的借鉴意义。
要害词　DCS控制系统故障分析处置对策
北仑发电厂二期3×600MW亚临界燃煤机组，仪控装备采用美国Bailey公司生产的INFI-90系统。3台机组划分于2000年7月8日、7月28日和9月28日经由过程168小时满负荷试运行移交商运行。在二期INFI-90控制系统中，包括协调控制系统（CCS）、燃烧器治理系统（BMS）、法式控制系统（SCS）、数据收集系统（DAS）、汽机防进水系统（TWIP）。这些功能都是由多功能处置卡MFP03和响应的I/O子模件来实现的。所有的多功能处置器MFP03均采用1:1冗余设置装备摆设。
人机接口装备采用BAILEY公司OIS43，每台机组配有8个零丁节点（NODE），以增加运行平安靠得住性。
以下是对二期DCS系统存在问题的分析和处置措施的总结。
1.进程控制单元（PCU）电源系统故障分析处置
INFI-90系统PCU柜内使用的是模件化电源系统MPSII，采用2N供电方式，一路是UPS供电，另外一路是厂保安电源。任何一路电源的故障都不会影响到控制柜内模件正常工作。常见PCU柜电源系统故障情况以下：
1.1电源系统卡件有三种：系统电源卡IPSYS01、现场电源模件IPFLD125和电源监视模件IPMON01。IPSYS01系统电源卡主要提供5V、15V、-15VDC系统电压和25.5VDCI/O电压。该种卡件的损坏率较高，5V、15V、-15VDC25.5VDC的LED状态指示灯“变红”故障，须更换损坏卡件才能消除电源卡故障。也有5V、15V、-15VDC25.5VDC的LED状态指示灯“绿闪”情况泛起。主要缘由是IPSYS01卡件的直流转换过电流引发，现场旌旗灯号瞬间接地或I/O卡件内短路引发5V、15V、-15VDC25.5VDC电源过流，使电源卡损坏。处置时先将新IPSYS01电源卡插进PCU柜响应电源槽内，依次拔出原PCU柜中的IPSYS01电源卡，观察“绿闪”IPSYS01电源卡上的指示灯消失，且IPMON01监视卡上所有LED灯均显示正常，说明故障电源卡已找到，更换损坏卡件，系统即能恢复正常。
1.2IPFLD125现场电源模件主要为开关输进旌旗灯号的提供125VDC电源。该种卡件在使用中故障率较IPSYS01低，开关端子板上都装有0.2的速熔熔丝，一般不会引发电源的过流现象。机组投运早期故障情况较少见，但随着时间推移，电源模件老化加上厂保安电源偶然波动，都是引发IPFLD125现场电源模件上的PFC灯、125VDC灯红色故障报警的身分。
1.3IPMON01电源监视模件用于监视整个PCU柜电源系统运行状态，包括对IPSYS01及IPFLD125的工作情况、冷却风扇运转情况及机箱温度等的监视。运行中IPMON01卡件的常见故障主要是机箱温度高旌旗灯号引发误报警，缘由是卡件内的2个热敏电阻比力轻易损坏。另外，卡件与MMU机架之间接触不良也往往会引发误报警。但IPMON01电源监视模件的PFI功能设置不妥，可能会以因PCU供电电压瞬间波动或就地旌旗灯号瞬间接地，引发PCU柜严重故障，甚至使机组MFT。如：2004年4月2日，5号机组正常运行负荷600MW时，硬报警盘泛起“CCSCONTROLCARDTROUBLE”报警，随后在运行人员来不及处置的情况下，机组即跳闸；SOE上提醒“CCSLOSSOFPOWER（SOE）MFT”。事务发生的基本缘由是由于PCU1的系统电源瞬间电压下降，引发监视卡的PFI动作，致使PCU1的所有卡件遏制工作。另外一次是在停运的#3机组PCU柜做UPS和保安电源切换模拟实验时，因IPMON01电源监视模件故障，UPS电源没法无扰切至保安电源，造成PCU柜全数卡件失电故障。避免以上严重故障的措施，一是维持PCU柜供电电压稳定，使5V、15V、-15VDC和25.5VDC的上下波动范围划分控制在200mV、300Mv、1.5V之内，二是屏障IPMON01电源监视模件的电源故障中断PFI功能。
1.4PCU柜内5VDC系统电源电压不正常。电源系统底板上5VDC电压丈值一般在5.10~5.20VDC之间，但进进卡件时很多柜子的电压却在5V以下，三号机曾有三个控制柜的电压跌至4.76VDC左右，引发部门I/O卡不能正常工作。经检查发现电源底板与旁边的电源母线之间的毗连电缆存在较年夜的压降，认为是由于电缆的多芯铜线时间一久概况氧化与线鼻子之间接触不良引发的。处置方式是在机组年夜修时代对所有5VDC电缆的铜线与线鼻子之间进行焊接处置，使所有的铜线与线鼻子焊接在一起，经检测考验，效果比力理想，压降可连结在0.01~0.02VDC之间。
2.模件故障的分析处置
DCS控制卡件分MFP03多功能处置器模件和I/O模件及NPM/NIS通讯模件。MFP03多功能处置器模件均采用1:1冗余设置装备摆设。
2.1常见MFP03的故障包括可恢复的模件故障和不成恢复模件损坏的硬故障。主要有以下几种：MFP03状态指示灯变红暗示该MFP03故障，一般可凭据MFP03面板上的指示灯故障代码从BAILEY公司提供的手册中查找到故障缘由及处置方式。凡是按MFP03面板上的复位按钮即能恢复正常，但假设没法复位，则需进行模件初始化，仍没法恢复正常工作的MFP需更换卡件。MFP03状态指示灯绿闪情况泛起时有二种可能：一种为该模件处于组态方式，在操作员站OIS上或EWS上将其切至执行方式即能恢复正常。另外一种为EAROM故障引发的，PCU柜里可看到作为主模件的MFP03状态指示灯绿闪但仍运行正常，冗余模件工作正常，此现象是由于MFP的CPU电池电不足或NVRAM犯错引发，不会影响到机组的正常运行，只是不能在线组态或修改参数，故一般机组运行时代不作处置，可哄骗机组停机机遇对MFP03状态指示灯绿闪的卡件初始化或更换CPU电池。
2.2控制总线和I/O扩大总线的故障。机组停机年夜修进程中，发现#4机组PCU40柜总有一路CONTROLWAY故障，其A路CONTROLWAY的电压由4.3VDC下跌至2.6VDC，逐块拔出与CONTROLWAY直接有联系关系的网络处置卡INNPM01和多功能处置卡MFP03检查，发现是由PCU40MODULE6的MFP03故障引发，更换该卡件后正常。此类故障较隐蔽，检查卡件面板上状态显示一切正常，EWS上检查PCU40柜中的卡件也均工作正常。这要求机组在运行的情况下更换MFP03卡件时一定要慎重，好先对卡件进行测试，丈一下MFP03在工作时CONTROLWAY的电压值是否正常，以免引发整个PCU柜故障的严重后果。I/O扩大总线故障往往是由上下机架之间的扁平毗连线松动引发，致使部门I/O模件与主模件失往通讯。如#3机组BCS系统统一个PCU柜里的磨煤机控制DSI02、DSO04I/O模件CRT上红色报警，使对应磨煤机跳闸。有时还会泛起I/O模件上个体点检测不到通讯数据，但其它数据仍可以正常工作，PCU柜检查这些I/O模件状态正常的现象。为此，我们哄骗停机检修机遇将#3机组易松动的I/O扩大总线由扁平线式改成紧固的插槽式。
2.3NPM/NIS通讯模件没法无扰切换问题。每一个PCU柜有二对互为冗余的网络处置模件，当主通讯模件故障而没法无扰切换至备用时，操作员控制站会泛起对应PCU柜所有参数失往，如是控制窗口则全数变白色，此时操作员不能慌张，应哄骗M/A硬手操站操作和监视相关参数，仪控人员应恢复PCU柜NPM/NIS通讯模件运行。从此机组有停机检修机遇，应尽放置NPM/NIS通讯模件冗余切换实验，确保满有把握。
2.4其它模件检测到模件状态坏时，应凭据系统逻辑，在作好安措情况下，更换卡件。若DI卡件零丁一个通道故障时，在不影响系统运行情况下，建议停机后更换。
3.DCS系统控制柜接地问题和部门模拟旌旗灯号漂移问题
由于INFI-90系统抗无线电干扰的能力比力差，BAILEY公司对所有的模拟输进通道加装了隔离器，这也引发了新的问题。部门热电偶和热电阻通道轻易引发电荷堆集，使送到INFI-90系统的温度旌旗灯号发生漂移，而且这类漂移很不划定规矩。曾有二次由于三号机的送风机B马达线圈温度旌旗灯号向上漂移而致使风机跳闸。这些漂移旌旗灯号在端子板上拆线后再重新接上往往就能恢复正常。起头时认为是端子柜接地欠好或I/O屏障接线欠好引发，但检查成效一切正常。经由过程以下几方面整改，部门模拟旌旗灯号漂移问题获得了较好改善。
nDCS系统部门TU柜的RAI01卡屏障接地毛病。BAILEY家要求RAI01卡应为屏障端SH接地，而事实上DCS端子卡上许多是GROUND直接接地。
nDCS系统的接地方式不合适BAILEY公司的要求。BAILEY公司要求DCS的庇护接地和屏障接地应当在柜内相连后经由过程电源接地线毗连到给DCS供电的隔离变压器上，再经由过程隔离变压器与接地网相连。
nBAILEY公司的家认为我厂部门温度旌旗灯号的就地接线存在一些问题，诸如：中心转接柜多、热电偶抵偿导线使用线鼻子等等。
n供DCS柜的UPS增加了一路20KVA的隔离变压器，用于PCU柜零丁供电。

4.操作员站（OIS）故障分析处置
北仑电厂二期每台机组都配备8台OIS43，在系统运行进程中，OIS的故障的发生率较高，主要有：
4.1OIS死机
OIS死机现象经常会发生，死机现象有以下几种：
4.1.1全数或部门控制画面不会刷新甚至没法切换到另外的控制画面，控制指令没法发出，但鼠标还能正常工作。这类现象往往是由于CRT上控制画面打开过，操作过于频仍引发的，处置方式为用鼠标打开VMS系统下拉式菜单，RESET运用法式，约7～8分钟后系统一般能恢复正常。
4.1.2全数控制画面都不会刷新，CRT画面凝固不动，键盘和鼠标均不能正常工作。这类现象往往是由OIS的VMS操作系统故障引发的，也有硬件故障的可能。对于这类故障，只能关失落OIS电源，检查各部门毗连情况后再重新上电。如仍不能正常启动，则需要重装VMS操作系统；假设故障诊断为硬件故障，则需更换响应的硬件。
4.1.3CRT黑屏。该现象的泛起有三种能：一是CRT屏幕老化故障，更换新的显示屏后正常，另外一种多是由于VMS操作系统主机故障或主机的通讯接口卡件故障引发，属硬故障，需更换响应的硬件。第三种故障情况是由OIS电源箱内的滤波器爆裂引发的CRT黑屏，这类故障较易判定，由于发生时不仅使这些OIS退出运行，而且在发生故障时声音很响，也常使电厂年夜UPS切至旁路，可经由过程更换靠得住电源滤波器解决该问题。
4.2OIS电源冗余问题
操作员站的电源系统只有UPS一路供电，不提供冗余设置装备摆设，假设单台机组UPS电压有年夜的波动，将威胁所有的操作员站平安运行，使机组失往监视手段。虽然这类情况二期机组从未泛起过，但我们仍是将三台机组各取二台OIS改由另外机组UPS交叉供电。
5.M/A硬手操站（IISAC01）故障分析
M/A硬手操站是当INFI-90系统泛起故障时提供给操作员的后备控制手段，我厂二期每台机组均配备了24个这样的M/A硬手操站。在INFI-90系统的逻辑设计中，每个M/A硬手操站在CAD图中都有一个软的M/A功能块与之相对应。经由过程对软M/A功能块内参数的设置与硬的M/A站建立通讯，在正常情况下，软、硬M/A站的输出值相互跟踪，使切换做到无扰。
机组运行进程中M/A硬手操常泛起以下几种故障：
5.1统一个MFP03下的多个手操站同时切至旁路方式
这类故障往往是由于与MFP03毗连的IMCIS12卡件与NTMP01多功能处置器端子单元没法通讯，致使经由过程串行口RS-485毗连的IMCIS02与软M/A站之间泛起故障引发的。现象为多个手操站同时切至旁路，“PCUMODSTATUS”软报警频频屡次泛起，引发IMMFP03/IMMPI01主/备多功能处置卡红色报警，OIS上不能对响应的装备进行操作，但硬手操站上能操作。处置时只要对串行线的接头逐个进行紧固，系统即可恢复正常。以上故障破除后，使硬手操指令与OIS上指令相一致，系统切至OIS控制，确保系统投运正常。
5.2单个硬手操站切至旁路
泛起这类故障时，首先要检查响应的MFP03工作是否正常，其次再检查控制装备输出旌旗灯号是否正常。假设都正常，则把OIS上的输出指令与手操站上输出指令一致，再将手操站切至旁路后再恢复至自动，系统就能恢复正常。这类现象的发生往往是由于指令输出回路曾断路或发生过其它故障，使系统自动切至手操站控制，当系统恢复正常后，控制方式不能自动切回引发的。
5.3硬手操站面板显示模糊
由于手操站面板指示采用辉光显示，一段时间运行后面板数字显示模糊，应定期对模糊面板进行更换。

6.其它问题的处置
6.1INFI-90卡件对灰尘和静电比力敏感，对情况温度和湿度要求较高，所以电子室应严酷控制室和暖湿度。假设卡件上积灰较多，易引发卡件上的部门通道不能正常工作。尽放置停机时对卡件的清灰工作，清灰进程中，应使用尽缘垫和防静电护腕，以防没必要要的卡件损坏。
6.2卡件的更新换代比力快，新订来备品虽然可以通用，但跨片设置分歧，这给电厂仪控人员更换卡件带来一定的麻烦。
6.3机组投运以来，凭据运行现实需要对二期SOE系统进行了整理和扩容、对破例陈述程和描写进行了清算，对软报警的定值、报警级别进行了整理，并开通了OIS声音报警。
6.4控制系统逻辑组态在机组投运后，也凭据运行要求作了许多修改，除非必需在运行中要改的逻辑进行在线修改，一般逻辑修改均放置停机后离线修改下载。
7.竣事语
INFI-90涣散型控制系统可以有用知足电厂各系统控制的需要，经由过程对现实运用中不竭表露出的一些主要故障的分析，实时加以总结，便于从此相关仪控维护人员实时发现问题并作出准确的判定，接纳准确的对策，可年夜年夜减轻维护人员的工作，避免处置DCS系统故障时的机组误动事务；同时在故障处置时也必需严酷按厂家规范执行，这样才能保证机组长周期平安稳定运行，使机组发生可观的社会效益和经济效益。