DCS控制系统故障及原因研究

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1dcs在使用过程中遇到的故障案例

1．1案例1

2008年9月29日，＃1机组负荷600MW，机组处于CCS控制模式及AGC投入方式。＃1机组突然出现操作员站部分画面变粉红色、参数检测不到、机组负荷等参数无法控制、汽机DEH控制器BRC状态报警等现象。经现场检查发现，＃1机组DEH系统控制柜4号、5号2个主备控制器同时出现故障报警，2模件状态灯同时绿闪，4号模件状态灯1、6灯亮，5号模件状态灯7、8灯亮，2模件皆处于离线状态。热控人员在处理控制器恢复控制的过程中，模件内的运算数据自动重置，程序执行了初始状态参数，使汽轮机调门关闭，2台汽泵跳闸，最终导致＃1机组跳闸。

1．2案例2

2010年1月19号，＃2机组在运行中停运，停运期间准备对21号柜3、4号BRC控制逻辑进行下载，下载完成后在BRC由组态方式打成执行方式时出现错误，无法将BRC打成执行方式。对21号柜内的3、4号BRC进行了检查，发现3号BRC（主）状态灯为红色，同时2、3灯亮，4号BRC正常。对其进行复位操作后重新下载，逻辑无法下载。此后对3号BRC进行了初始化操作，重新下载仍然报出相同的错误信息无法下载。更换新的BRC后重新进行下载仍然无法将其打至执行位。此后一段时间内分别对新的BRC、原备用BRC进行初始化，将新的BRC与原备用BRC调换位置等，但下载均无法正常进行。同时根据错误信息我们也对控制逻辑进行了检查，结果也未发现异常。为了彻底排除21号柜内的通信故障对逻辑下载的影响，将21号柜3、4号BRC移至2号柜5、6号BRC处，尝试在此处看逻辑是否能够下载，结果仍然失败。为了能使＃2机组尽快启动，决定不再使用原BRC，更换2块新的BRC再进行下载，并对控制逻辑进行备份，结果下载成功并且顺利打至执行位，系统恢复正常。

1．3案例3

2010年1月20日，＃1机组负荷600．26MW，CCS自动投入，给水在自动。运行人员发现21号柜3号BRC（主要控制给水和气温）故障，故障导致一、二级减温水调门全开，A、B给水泵最小流量阀开启等一系列动作，最终导致主汽温度4min下降43℃，运行人员手动MFT打闸停机，同时热控人员对故障的BRC进行开柜门检查，打开柜门发现2个卡件状态灯都已经在离线状态，3号BRC状态灯变红1、2灯亮，4号BRC状态灯7、8灯亮，等机组停下后卡件重新复位打执行，恢复正常。

2对故障案例的原因分析

2．1案例1分析

热控人员在处理DEH主辅控制器BRC故障过程中，对处于离线状态的模件置执行方式时，系统提示模件进入错误状态。在对备用控制器进行初始化后，进行逻辑下载，仍然不能置于执行方式。更换新控制器并完成下载逻辑后，也出现同样问题，仍不能使模件置执行方式。多次咨询ABB公司及东方自动控制公司专业工程师意见，删除用于汽机ATC站热应力计算逻辑的功能块143（块地址为100），经编译后，无法完成逻辑下载，多次尝试仍不能完成下载任务。在多方研究下，通过GPI编写了一个引导程序后，对模件进行下载，结果成功使模件置执行方式。但在控制器恢复控制的过程中，模件内的运算数据被自动重置，程序执行了初始状态参数，使汽轮机调门关闭，2台汽泵跳闸，最终导致＃1机组跳闸。

2．2案例2分析

21柜主辅控制器不能够下载组态或下载后不能够切换到执行状态，经检查，是其模件内的组态不完整。如果进行组态下载，下载到1153块时会因故障而中途终止。在对这2块模件做17、16顺序初始化后组态可以正常下载，模件可以切换到执行状态。判断这2块模件没有任何故障，现场不能下载组态可能是使用了错误的初始化顺序引起。模件初始化顺序应该是先17后16操作，其中17代表初始化NVRAM并格式化NVRAM到厂环模式；16代表格式化NVRAM到INFI环模式。而现场使用INFI环模式，所以做完17初始化后必须做16初始化。INFI环和厂环在环路上传递例外报告的一个最大区别是厂环例外报告的功能块号不能大于1023，而INFI环则没有这个限制。如果使用16、17错误的初始化顺序来初始化模件，那么当下载组态时遇到第一个块号大于1023的例外报告块则会因故障而终止下载，经检查组态1153块号恰恰是第一个块号大于1023的例外报告功能块，故障现象与现场反映的现象完全一致。

2．3案例3分析

对＃1机组DCS系统以及操作员站、工程师站进行了必要的检查，内容包括在工程师站composer上做检查、在操作员站PGP上做检查和硬件检查，以及收集热工人员对当时情况的反映等。可以查明05：51出现BRC离线，06：07恢复正常，中间间隔16min。（1）从在工程师站composer和操作员站PGP上查到的信息来看，在composer上做execute操作和BRC恢复运行的时间基本吻合，可以判断在composer上做execute操作后BRC恢复正常；（2）一般主辅控制器组态是冗余的，当一块BRC出现故障时，会自动切换至冗余备用控制器，然而当原备用控制器内部出现报警或者错误时，还未出现故障（如状态灯绿闪、NVRAM数据消失而组态并未消失，即运行可操作而工程师站逻辑组态不可操作），这样主控制器一旦在运行中出现故障，备用控制器将无法切为主控制器，从而造成主辅控制器同时报故障。

3结语

以上只是ABB公司DCS几个比较典型的案例，除此之外，在生产中还遇到过很多其他DCS故障，如输入／输出子模件的故障、端子板的故障等，但这些故障影响范围相对较小，而且容易控制。DCS控制系统发生故障再所难免，但如何把故障率以及因故障而产生的危险降低，是我们通过相关工作就能做到的。不管对于哪种DCS产品，我们都应该做到以下3点：（1）加强设备的巡检巡查，定期对控制系统进行巡检，对电子间的环境温湿度进行监视；（2）完善逻辑，争取做到对重要点、重要环节的全部监视；（3）加强管理，完善各种制度，比如应急预案等。

作者：李洋单位：广东粤电集团靖海发电有限公司