DCS系統(tǒng)存在問(wèn)題分析和處理措施

　北侖發(fā)電廠二期3×600MW亞臨界燃煤機(jī)組，儀控設(shè)備采用美國(guó)Bailey公司生產(chǎn)的INFI-90系統(tǒng)。3臺(tái)機(jī)組分別于2000年7月8日、7月28日和9月28日通過(guò)168小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)行移交商業(yè)運(yùn)行。在二期INFI-90控制系統(tǒng)中，包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）、燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）、程序控制系統(tǒng)（SCS）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、汽機(jī)防進(jìn)水系統(tǒng)（TWIP）。這些功能都是由多功能處理卡MFP03和相應(yīng)的I/O子模件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所有的多功能處理器MFP03均采用1:1冗余配置。 　人機(jī)接口設(shè)備采用BAILEY公司OIS43，每臺(tái)機(jī)組配有8個(gè)單獨(dú)節(jié)點(diǎn)（NODE），以增加運(yùn)行安全可靠性。
　 以下是對(duì)二期DCS系統(tǒng)存在問(wèn)題的分析和處理措施的總結(jié)。
1、過(guò)程控制單元（PCU）電源系統(tǒng)故障分析處理
　 INFI-90系統(tǒng)PCU柜內(nèi)使用的是模件化電源系統(tǒng)MPSII，采用2N供電方式，一路是UPS供電，另一路是廠保安電源。任何一路電源的故障都不會(huì)影響到控制柜內(nèi)模件正常工作。常見(jiàn)PCU柜電源系統(tǒng)故障情況如下：
　 電源系統(tǒng)卡件有三種：系統(tǒng)電源卡IPSYS01、現(xiàn)場(chǎng)電源模件IPFLD125和電源監(jiān)視模件IPMON01。IPSYS01系統(tǒng)電源卡主要提供5V、15V、-15VDC系統(tǒng)電壓和25.5VDC I/O電壓。該種卡件的損壞率較高， 5V、15V、-15VDC 25.5VDC的LED狀態(tài)指示燈“變紅”故障，須更換損壞卡件才能消除電源卡故障。也有5V、15V、-15VDC 25.5VDC的LED狀態(tài)指示燈“綠閃”情況出現(xiàn)。主要原因是IPSYS01卡件的直流轉(zhuǎn)換過(guò)電流引起，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)瞬間接地或I/O卡件內(nèi)短路引起5V、15V、-15VDC 25.5VDC電源過(guò)流，使電源卡損壞。處理時(shí)先將新IPSYS01電源卡插入PCU柜相應(yīng)電源槽內(nèi)，依次拔出原PCU柜中的IPSYS01電源卡，觀察“綠閃”IPSYS01電源卡上的指示燈消失，且IPMON01監(jiān)視卡上所有LED燈均顯示正常，說(shuō)明故障電源卡已找到，更換損壞卡件，系統(tǒng)即能恢復(fù)正常。
　 IPFLD125現(xiàn)場(chǎng)電源模件主要為開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)的提供125VDC電源。該種卡件在使用中故障率較IPSYS01低，開(kāi)關(guān)量端子板上都裝有0.25A的速熔熔絲，一般不會(huì)引起電源的過(guò)流現(xiàn)象。機(jī)組投運(yùn)初期故障情況較少見(jiàn)，但隨著時(shí)間推移，電源模件老化加上廠保安電源偶爾波動(dòng)，都是引起IPFLD125現(xiàn)場(chǎng)電源模件上的PFC燈、125VDC燈紅色故障報(bào)警的因素。
　 IPMON01電源監(jiān)視模件用于監(jiān)視整個(gè)PCU柜電源系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，包括對(duì)IPSYS01及IPFLD125的工作情況、冷卻風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況及機(jī)箱溫度等的監(jiān)視。運(yùn)行中IPMON01卡件的常見(jiàn)故障主要是機(jī)箱溫度高信號(hào)引起誤報(bào)警，原因是卡件內(nèi)的2個(gè)熱敏電阻比較容易損壞。另外，卡件與MMU機(jī)架之間接觸不良也往往會(huì)引起誤報(bào)警。但I(xiàn)PMON01電源監(jiān)視模件的PFI功能設(shè)置不當(dāng)，可能會(huì)以因PCU供電電壓瞬間波動(dòng)或就地信號(hào)瞬間接地，引起PCU柜嚴(yán)重故障，甚至使機(jī)組MFT。如：2004年4月2日，5號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行負(fù)荷600MW時(shí)，硬報(bào)警盤出現(xiàn)“CCS CONTROL CARD TROUBLE”報(bào)警，隨后在運(yùn)行人員來(lái)不及處理的情況下，機(jī)組即跳閘； SOE上提示 “CCS LOSS OF POWER（SOE） MFT”。事件發(fā)生的根本原因是由于PCU1 的系統(tǒng)電源瞬間電壓下降，引發(fā)監(jiān)視卡的PFI動(dòng)作，導(dǎo)致PCU1的所有卡件停止工作。另一次是在停運(yùn)的#3機(jī)組PCU柜做UPS和保安電源切換模擬試驗(yàn)時(shí)，因IPMON01電源監(jiān)視模件故障，UPS電源無(wú)法無(wú)擾切至保安電源，造成PCU柜全部卡件失電故障。避免以上嚴(yán)重故障的措施，一是維持PCU柜供電電壓穩(wěn)定，使5V、15V、-15VDC和25.5VDC的上下波動(dòng)范圍分別控制在200mV、300 Mv、1.5V以內(nèi)，二是屏蔽IPMON01電源監(jiān)視模件的電源故障中斷PFI功能。

　 PCU柜內(nèi)5VDC系統(tǒng)電源電壓不正常。電源系統(tǒng)底板上5VDC電壓測(cè)量值一般在5.10~5.20VDC之間，但進(jìn)入卡件時(shí)很多柜子的電壓卻在5V以下，三號(hào)機(jī)曾有三個(gè)控制柜的電壓跌至4.76VDC左右，引起部分I/O卡不能正常工作。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電源底板與旁邊的電源母線之間的連接電纜存在較大的壓降，認(rèn)為是由于電纜的多芯銅線時(shí)間一久表面氧化與線鼻子之間接觸不良引起的。處理方法是在機(jī)組大修期間對(duì)所有5VDC電纜的銅線與線鼻子之間進(jìn)行焊接處理，使所有的銅線與線鼻子焊接在一起，經(jīng)檢測(cè)考驗(yàn)，效果比較理想，壓降可保持在0.01~0.02VDC之間。
2、模件故障的分析處理
　 DCS控制卡件分MFP03多功能處理器模件和I/O模件及NPM/NIS通訊模件。MFP03多功能處理器模件均采用1:1冗余配置。
　 （1）常見(jiàn)MFP03的故障包括可恢復(fù)的模件故障和不可恢復(fù)模件損壞的硬故障
　主要有以下幾種： MFP03狀態(tài)指示燈變紅表示該MFP03故障，一般可根據(jù) MFP03面板上的指示燈故障代碼從BAILEY公司提供的手冊(cè)中查找到故障原因及處理方法。通常按MFP03面板上的復(fù)位按鈕即能恢復(fù)正常，但如果無(wú)法復(fù)位，則需進(jìn)行模件初始化，仍無(wú)法恢復(fù)正常工作的MFP需更換卡件。MFP03狀態(tài)指示燈綠閃情況出現(xiàn)時(shí)有二種可能：一種為該模件處于組態(tài)方式，在操作員站OIS上或EWS上將其切至執(zhí)行方式即能恢復(fù)正常。另一種為EAROM故障引起的，PCU柜里可看到作為主模件的MFP03狀態(tài)指示燈綠閃但仍運(yùn)行正常，冗余模件工作正常，此現(xiàn)象是由于MFP的CPU電池電量不足或NVRAM出錯(cuò)引起，不會(huì)影響到機(jī)組的正常運(yùn)行，只是不能在線組態(tài)或修改參數(shù)，故一般機(jī)組運(yùn)行期間不作處理，可利用機(jī)組停機(jī)機(jī)會(huì)對(duì)MFP03狀態(tài)指示燈綠閃的卡件初始化或更換CPU電池。
　（2）控制總線和I/O擴(kuò)展總線的故障
　機(jī)組停機(jī)大修過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)#4機(jī)組PCU40柜總有一路CONTROL WAY 故障，其A路CONTROL WAY的電壓由4.3VDC下跌至2.6VDC，逐塊拔出與CONTROL WAY直接有關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)處理卡INNPM01和多功能處理卡MFP03檢查，發(fā)現(xiàn)是由PCU40 MODULE 6的MFP03故障引起，更換該卡件后正常。此類故障較隱蔽，檢查卡件面板上狀態(tài)顯示一切正常，EWS上檢查PCU40柜中的卡件也均工作正常。這要求機(jī)組在運(yùn)行的情況下更換MFP03卡件時(shí)一定要慎重，最好先對(duì)卡件進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量一下MFP03在工作時(shí)CONTROL WAY的電壓值是否正常，以免引起整個(gè)PCU柜故障的嚴(yán)重后果。I/O擴(kuò)展總線故障往往是由上下機(jī)架之間的扁平連接線松動(dòng)引起，導(dǎo)致部分I/O模件與主模件失去通訊。如#3機(jī)組BCS系統(tǒng)同一個(gè)PCU柜里的磨煤機(jī)控制DSI02、DSO04 I/O模件CRT上紅色報(bào)警，使對(duì)應(yīng)磨煤機(jī)跳閘。有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)I/O模件上個(gè)別點(diǎn)檢測(cè)不到通訊數(shù)據(jù)，但其它數(shù)據(jù)仍可以正常工作，PCU柜檢查這些I/O模件狀態(tài)正常的現(xiàn)象。為此，我們利用停機(jī)檢修機(jī)會(huì)將#3機(jī)組易松動(dòng)的I/O擴(kuò)展總線由扁平線式改為緊固的插槽式。
　 （3）NPM/NIS通訊模件無(wú)法無(wú)擾切換問(wèn)題
　 每個(gè)PCU柜有二對(duì)互為冗余的網(wǎng)絡(luò)處理模件，當(dāng)主通訊模件故障而無(wú)法無(wú)擾切換至備用時(shí)，操作員控制站會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)PCU柜所有參數(shù)失去，如是控制窗口則全部變白色，此時(shí)操作員不能慌張，應(yīng)立刻利用M/A硬手操站操作和監(jiān)視相關(guān)參數(shù)，儀控人員應(yīng)立刻恢復(fù)PCU柜NPM/NIS通訊模件運(yùn)行。今后機(jī)組有停機(jī)檢修機(jī)會(huì)，應(yīng)盡量安排NPM/NIS通訊模件冗余切換試驗(yàn)，確保萬(wàn)無(wú)一失。
　（4）其它模件檢測(cè)到模件狀態(tài)壞質(zhì)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)邏輯，在作好安措情況下，更換卡件。若DI卡件單獨(dú)一個(gè)通道故障時(shí)，在不影響系統(tǒng)運(yùn)行情況下，建議停機(jī)后更換。
3、DCS系統(tǒng)控制柜接地問(wèn)題和部分模擬量信號(hào)漂移問(wèn)題
　 由于INFI-90系統(tǒng)抗無(wú)線電干擾的能力比較差，BAILEY公司對(duì)所有的模擬量輸入通道加裝了隔離器，這也引發(fā)了新的問(wèn)題。部分熱電偶和熱電阻通道容易引起電荷積累，使送到INFI-90系統(tǒng)的溫度信號(hào)發(fā)生漂移，而且這種漂移很不規(guī)則。曾經(jīng)有二次由于三號(hào)機(jī)的送風(fēng)機(jī)B馬達(dá)線圈溫度信號(hào)向上漂移而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)跳閘。這些漂移信號(hào)在端子板上拆線后再重新接上往往就能恢復(fù)正常。開(kāi)始時(shí)認(rèn)為是端子柜接地不好或者I/O屏蔽接線不好引起，但檢查結(jié)果一切正常。通過(guò)以下幾方面整改，部分模擬量信號(hào)漂移問(wèn)題得到了較好改善。
　　DCS系統(tǒng)部分TU柜的RAI01卡屏蔽接地錯(cuò)誤。BAILEY專家要求RAI01卡應(yīng)為屏蔽端SH接地，而事實(shí)上DCS端子卡上許多是GROUND直接接地。
　　DCS系統(tǒng)的接地方式不符合BAILEY公司的要求。BAILEY公司要求DCS的保護(hù)接地和屏蔽接地應(yīng)該在柜內(nèi)相連后通過(guò)電源接地線連接到給DCS供電的隔離變壓器上，再通過(guò)隔離變壓器與接地網(wǎng)相連。
　　BAILEY公司的專家認(rèn)為我廠部分溫度信號(hào)的就地接線存在一些問(wèn)題，諸如：中間轉(zhuǎn)接柜多、熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線使用線鼻子等等。
　　供DCS柜的UPS增加了一路20KVA的隔離變壓器，用于PCU柜單獨(dú)供電。
4、操作員站（OIS）故障分析處理
　北侖電廠二期每臺(tái)機(jī)組都配備8臺(tái)OIS43，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，OIS的故障的發(fā)生率較高，主要有：
　 4.1 OIS死機(jī)
　OIS死機(jī)現(xiàn)象經(jīng)常會(huì)發(fā)生，死機(jī)現(xiàn)象有以下幾種：
　 (1) 全部或部分控制畫(huà)面不會(huì)刷新甚至無(wú)法切換到另外的控制畫(huà)面，控制指令無(wú)法發(fā)出，但鼠標(biāo)還能正常工作。這種現(xiàn)象往往是由于CRT上控制畫(huà)面打開(kāi)過(guò)多，操作過(guò)于頻繁引起的，處理方法為用鼠標(biāo)打開(kāi)VMS系統(tǒng)下拉式菜單，RESET應(yīng)用程序，約7～8分鐘后系統(tǒng)一般能恢復(fù)正常。
　 (2) 全部控制畫(huà)面都不會(huì)刷新，CRT畫(huà)面凝固不動(dòng)，鍵盤和鼠標(biāo)均不能正常工作。這種現(xiàn)象往往是由OIS的VMS操作系統(tǒng)故障引起的，也有硬件故障的可能。對(duì)于這種故障，只能關(guān)掉OIS電源，檢查各部分連接情況后再重新上電。如仍不能正常啟動(dòng)，則需要重裝VMS操作系統(tǒng)；如果故障診斷為硬件故障，則需更換相應(yīng)的硬件。
　(3) CRT黑屏。該現(xiàn)象的出現(xiàn)有三種能：一是CRT屏幕老化故障，更換新的顯示屏后正常，另一種可能是由于VMS操作系統(tǒng)主機(jī)故障或主機(jī)的通訊接口卡件故障引起，屬硬故障，需更換相應(yīng)的硬件。第三種故障情況是由OIS電源箱內(nèi)的濾波器爆裂引起的CRT黑屏，這種故障較易判斷，因?yàn)榘l(fā)生時(shí)不僅使這些OIS退出運(yùn)行，而且在發(fā)生故障時(shí)聲音很響，也常使電廠大UPS切至旁路，可通過(guò)更換可靠電源濾波器解決該問(wèn)題。
4.2 OIS電源冗余問(wèn)題
　 操作員站的電源系統(tǒng)只有UPS一路供電，不提供冗余配置，如果單臺(tái)機(jī)組UPS電壓有大的波動(dòng)，將威脅所有的操作員站安全運(yùn)行，使機(jī)組失去監(jiān)視手段。盡管這種情況二期機(jī)組從未出現(xiàn)過(guò)，但我們還是將三臺(tái)機(jī)組各取二臺(tái)OIS改由另外機(jī)組UPS交叉供電。
5、M/A硬手操站（IISAC01）故障分析
　M/A硬手操站是當(dāng)INFI-90系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)提供給操作員的后備控制手段，我廠二期每臺(tái)機(jī)組均配備了24個(gè)這樣的M/A硬手操站。在INFI-90系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)中，每一個(gè)M/A硬手操站在CAD圖中都有一個(gè)軟的M/A功能塊與之相對(duì)應(yīng)。通過(guò)對(duì)軟M/A功能塊內(nèi)參數(shù)的設(shè)置與硬的M/A站建立通訊，在正常情況下，軟、硬M/A站的輸出值互相跟蹤，使切換做到無(wú)擾。
　機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中M/A硬手操常出現(xiàn)以下幾種故障：
　（1）同一個(gè)MFP03下的多個(gè)手操站同時(shí)切至旁路方式
　 這種故障往往是由于與MFP03連接的IMCIS12卡件與NTMP01多功能處理器端子單元無(wú)法通訊，導(dǎo)致通過(guò)串行口RS-485連接的IMCIS02與軟M/A站之間出現(xiàn)故障引起的。現(xiàn)象為多個(gè)手操站同時(shí)切至旁路，“PCU MODSTATUS”軟報(bào)警反復(fù)多次出現(xiàn)，引起IMMFP03/IMMPI01主/備多功能處理卡紅色報(bào)警，OIS上不能對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行操作，但硬手操站上能操作。處理時(shí)只要對(duì)串行線的接頭逐個(gè)進(jìn)行緊固，系統(tǒng)即可恢復(fù)正常。以上故障排除后，使硬手操指令與OIS上指令相一致，系統(tǒng)切至OIS控制，確保系統(tǒng)投運(yùn)正常。
?。?）單個(gè)硬手操站切至旁路
　出現(xiàn)這種故障時(shí)，首先要檢查相應(yīng)的MFP03工作是否正常，其次再檢查控制設(shè)備輸出信號(hào)是否正常。如果都正常，則把OIS上的輸出指令與手操站上輸出指令一致，再將手操站切至旁路后再恢復(fù)至自動(dòng)，系統(tǒng)就能恢復(fù)正常。這種現(xiàn)象的發(fā)生往往是由于指令輸出回路曾經(jīng)斷路或發(fā)生過(guò)其它故障，使系統(tǒng)自動(dòng)切至手操站控制，當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常后，控制方式不能自動(dòng)切回引起的。

　5.3 硬手操站面板顯示模糊
　 由于手操站面板指示采用輝光顯示，一段時(shí)間運(yùn)行后面板數(shù)字顯示模糊，應(yīng)定期對(duì)模糊面板進(jìn)行更換。
6、其它問(wèn)題的處理
　（1）INFI-90卡件對(duì)灰塵和靜電比較敏感，對(duì)環(huán)境溫度和濕度要求較高，所以電子室應(yīng)嚴(yán)格控制室溫和濕度。如果卡件上積灰較多，易引起卡件上的部分通道不能正常工作。盡量安排停機(jī)時(shí)對(duì)卡件的清灰工作，清灰過(guò)程中，應(yīng)使用絕緣墊和防靜電護(hù)腕，以防不必要的卡件損壞。
　（2）卡件的更新?lián)Q代比較快，新訂來(lái)備品雖然可以通用，但跨片設(shè)置不同，這給電廠儀控人員更換卡件帶來(lái)一定的麻煩。
　（3）機(jī)組投運(yùn)以來(lái)，根據(jù)運(yùn)行實(shí)際需要對(duì)二期SOE系統(tǒng)進(jìn)行了整理和擴(kuò)容、對(duì)例外報(bào)告量程和描述進(jìn)行了清理，對(duì)軟報(bào)警的定值、報(bào)警級(jí)別進(jìn)行了整理，并開(kāi)通了OIS聲音報(bào)警。
?。?）控制系統(tǒng)邏輯組態(tài)在機(jī)組投運(yùn)后，也根據(jù)運(yùn)行要求作了許多修改，除非必須在運(yùn)行中要改的邏輯進(jìn)行在線修改，一般邏輯修改均安排停機(jī)后離線修改下載。
7、結(jié)束語(yǔ)
　 INFI-90分散型控制系統(tǒng)可以有效滿足電廠各系統(tǒng)控制的需要，通過(guò)對(duì)實(shí)際應(yīng)用中不斷暴露出的一些主要故障的分析，及時(shí)加以總結(jié)，便于今后相關(guān)儀控維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并作出準(zhǔn)確的判斷，采取正確的對(duì)策，可大大減輕維護(hù)人員的工作量，避免處理DCS系統(tǒng)故障時(shí)的機(jī)組誤動(dòng)事件；同時(shí)在故障處理時(shí)也必須嚴(yán)格按廠家規(guī)范執(zhí)行，這樣才能保證機(jī)組長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，使機(jī)組產(chǎn)生可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。