爱默生新版DCS 控制系统的可靠性分析和故障预防

  DCS 采用了爱默生过程控制公司的最新 OVAT ION-XP版控制系统, 极大地改善了机组运行环境, 提高了热工自动化水平, 便于热控设备的维护管理, 特别是要硬件系统的开放性、接口的灵活性、模块化的设计、在流程画面的汉化、控制策略的修改、历史趋势的记录及事故分析方面优势非常明显。但是由于对 DCS 系统的了解不够以及DCS 系统本身的特性, 为了预防运行过程中或多或少出现影响机组安全与可靠性的故障, 在这里笔者参照DCS 系统通常的故障情况, 针对 OVAT ION-XP版系统进行可靠性分析和故障预防。就目前运行的 DCS 系统来看, 不管是通讯网络、服务器还是现场控制器DPU, 都配置了冗余结构, 虽然加大了硬件设备成本和消耗费用, 权衡其利害关系, 不难得出冗余措施在维持机组安全、稳定方面起到了很大的作用, 在发电企业中的广泛应用是毋庸置疑的。但是有一点, 当主设备发生故障, 热备份状态的冗余设备就必须顶上工作, 可目前集团公司所辖发电厂部分机组DCS系统冗余设 备的切换就不是很好, 有的不能切换, 有的自己来回乱切, 河津发电厂一期工程2 台机组采用的日本三菱DIASYSU P 控制系统的DAS 服务器也经常出现该情况。这个问题希望各厂家切实解决是非常重要的事情, 它是降低 DCS 系统故障的关键。OVAT ION-XP系统在Ovat ion 数据网络、以太网 ( Ethernet ) 网络、Ovation 控制器、Ov at ionI/ O 模块、系统供电电源、处理器电源分配模块、操作员工作站、网络服务器和集线器等方面使用了冗余组态方式, 以求获得较高的系统可靠性。当发生下列情况, 系统可启动自动越过功能, 无扰动越过故障, 包括控制处理器故障; 网络控制器故障; I/ O 接口故障; 控制处理器的电源被拉开; 控制处理器复位; 网络部分断线。就目前 OVAT ION-XP 其他版本的应用情况来看, 备用系统的切换平稳、可靠。OVATION 系统的冗余故障预防方面仅需检修和运行人员熟悉系统各部件上的指示灯、声光报警、状态信息图, 及时做出准确判断,并对故障部分进行处理和备用恢复。    通讯故障

a) 通讯负荷过重。该现象较为隐蔽, 机组运行操作不频繁时, 通讯正常。而操作多时, 引起通讯堵塞, 通常为事故紧急处理时操作很多。例如:河津发电厂一期的 DCS 覆盖面相对要少, 进行逻辑组态分配时, 又严格控制各 DPU 站的负荷率,保证了数据通讯余量, 该 DCS 系统运行死机故障相对减少。 b) 通讯电缆连接不牢靠也是引起通讯故障的原因, 特别是通讯电缆插头处。而且往往1 根电缆出问题容易造成另1 根电缆也发生故障。在设备检修时有时触碰到了通讯电缆会使插头接触不好, 有时通讯电缆很长, 如连接到操作员站的电缆特别容易受到干扰。早期 DCS 系统多采用总线式结构的同轴电缆连接, 而现多为双绞线连接, RJ-45 接头 特容易出现接触不良, 从安全通报的情况来看, 集团公司内有的厂就出现过通讯电缆接触不好造成操作站死机的情况。 c) 抗干扰性。计算机控制系统是众多电子、机械部件组成的复杂系统, 所处的环境又比较恶劣, 因此对系统的干扰因素较多。如大功率电气设备、输电线路的电磁场、无线通讯、雷电等气象变化; 自身元器件的热噪声、信号输入输出回路、电源回路干扰等。OVAT ION-XP系统在河津发电厂的应用情况是OV ATION 包括了目前 DCS 系统的所有功能:数据采集系统、模拟量控制系统、炉膛安全监控系统、数字电液控制系统、汽机危急遮断系统、顺序控制系统、旁路控制系统、电气控制系统、空冷控制系统并且采用了取消基地式调节仪和减少就地PLC 控制, 全部纳入DCS 的设计思想, 涵盖的设备范围非常大。为了保障各控制站的低 CPU 通讯负荷, 控制站数量、I/ O 卡件数量较多。OVA-T ION 控制器采用高性能奔腾处理器设计, 保障了通讯负荷情况。良好的机柜、电源分配模块、转换板等设备的接地设计、双绞线传输信号可以消除电磁场的干扰、信号屏蔽线可有效防止静电干扰、良好的供电措施等等抗干扰技术的应用都保障了系统具有较强的抗干扰性。使用 OVA TION 系统必须加强通讯卡件松动或损坏的情况的检查, 尤其是防止强电串入造成 DCS 卡件损毁; 要防止 RJ-45 接头的松动, 尤其是灰尘较大时, 更易发生接触不良的情况; 网络设备的接口严禁乱接其它设备。   机软件故障 在计算机控制系统中, 软件的可靠性比硬件的可靠性占有更重要的位置。软件故障主要来源于系统软件故障和应用软件故障。系统软件包括操作系统、数据库管理系统以及各种编程语言等。OVAT ION 系统操作系统是Window s-XP, 视窗系统比U NIX 更容易死机。一则是操作系统本身的稳定性, 并且是各类计算机病毒的主要攻击对象, 加之PC 机提供了极为方便的文件拷贝方式(如U SB 接口) , 技术上必须大力防范, 同时加强人员管理; 再则就是通常 Windows 应用软件偶尔会和操作系统发生冲突, OVAT ION 应用软件是1组工具程序的集成, 虽然采用了模块化设计技术,但是由于功能比较强大和复杂, 重要程序各不相同, 又是新开发的基于 Windows -XP 的版本, 应用软件本身也可能有些问题尚未暴露出来。另外, OVAT ION 系统是服务器结构的, 服务器要长期读写硬盘, 使得硬盘碎片、垃圾文件逐渐增多, 硬盘空间变小, 严重的会造成硬盘出现坏道、坏扇区, 确实有电厂 DCS 系统系统由于硬盘容量不够, 造成服务器死机。控制系统中除了服务器外, 更须严格注意历史数据站的软件运行状态,因为历史数据站对整个控制系统的实时过程数据、报警、SOE、操作员记录提供大容量的存储, 使用最为频繁。