基于DCS系统6种常见故障的深度解析

编者按

dcs维护内容多且复杂，所以在出现故障的时候，容易没有头绪。一般常见故障，可以从以下6个方向入手。

一、通信网络故障

通信网络类故障一般易发生在接点总线、就地总线处或因地址标识错误所造成。

节点总线故障

节点总线的传送介质一般为同轴电缆，有的采用令牌信号传送方式，有的采用带冲突检测的确良多路送取争用总线信号传送方式。不论采用哪种方式，当总线的干线任一处中断时，都会导致该总线上所有站及其子设备通讯故障。

目前，一般防止此类故障的方法是采用双路冗余配置的方式，避免因一路总线发生故障而影响全局，但这并不能从根本上避免故障的发生，并且一旦一根总线发生故障，处理时极易造成另一个总线故障，其后果是非常严重的。有效的方法应是从防止总线接触不良或开路入手。

比较成功的是系统的节点总线布置方式。其同轴电缆的连接不是在通信模件的前面，而是在模件的后面，这样当系统运行中处理通信模件故障时，可避免误碰同轴电缆，造成网线断路。同时，其同轴电缆除专门进行检查，任何时候都不会去触动，可防止因多次插拔同轴电缆的插头造成松动，增加其故障的可能。另外，应制定同轴电缆检查与更换管理制度，在其接触电阻增大至影响通信之前，进行更换或处理。

就地总线故障

就地总线或现场总线-般由双绞线组成的数据通信网络，由于其连接的设备是与生产过程直接发生联系的一次元件或控制设备，所以工作环境恶劣，故障率高，容易受到检修人员的误动而影响生产过程。另外，总线本身也会因种种原因造成通信故障。

防止此类故障的有效措施是：首先要将就地总线与就地设备的联接点进行妥善处理。拆装设备时，不得影响总线的正常运行，总线分支应安装在不易碰触的地方，同时，就在总线最好是采用双路冗余酝置，以提高通信的可靠性。

地址标志的错误

不论是就地组件还是总线接口，一旦其地址标识错误，必然造成通信网络紊乱，所以，要防止各组件的地址标识错误，防止人为的误动、误改。系统扩展时，一般应在系统停止运行时进行。尤其是采用令牌式通信方式的系统，任何增加或减少组建的工作都必须在系统停运时，将组态情况向网络发布，以避免引起不可预料的后果。

二、硬件故障

DCS系统根据各硬件的功能不同，其故障可分为人机接口故障和过程通道故障，人机接口主要指用于实现人机联系功能的工程师站、操作员站、打印机、键盘、鼠标等；过程通道主要指就地总线、通道、过程处理机、一次元件或控制设备等。人机接口由多个功能相同的工作站组成，当其中一台发生故障时，只要处理及时，一般不会影响系统的监控操作。过程通道故障发生再就地总线或一次设备时，会直接影响控制或检测功能，因而后果比较严重。

人机接口故障

人机接口故障常见的有鼠标操作失效、控制操作失效、操作员站死机、薄膜键盘功能不正常、打印机不工作等。鼠标操作不正常一般是由于内部机械装置长期工作老化或污染，使触点不能可靠通断，或因电缆插接不牢固造成与主机不通信，这时只需将其更换检查即可。

控制操作失效是由于鼠标的操作信号不能改变过程通道的状态，一方面可能是过程通道硬件本身故障，另一方面可能是操作员站本身软件缺陷，在设备负荷过重或打开的过程窗口过多时，导致不响应。在检查过程通道功能正常后，应对操作员站进行检查，必要时进行重启，初始化操作员站。

操作员站死机原因比较多，可能由于硬盘或卡件故障、软件本身有缺陷。

冷却风扇故障导致主机过热，或负荷过重造成。可首先检查主机本身的温升情况，其次用替代法检查硬盘、主机卡件等，以确定故障部分。

薄膜键盘在大多数操作员站上得到应用。其主要功能是快速调取过程图形，便于操作员迅速监控过程参数。当因薄膜键盘组态错误、键盘接触不良、信号电缆松动或主机启动时误动键盘造成启动不完整，均可导致其功能不正常，应针对不同的情况进行处理。

打印机不工作一般是由于配置的原因，同时，以打印机进行屏蔽后，也会使打印功能不能进行。另外，打印机本身的硬件故障会造成其部分功能或全部功能不正常，应重新检查打印机的设置及硬件是否正常并进行处理。

过程通道故障

过程通道出现最多是卡件故障或就地总线故障。一种原因是卡件本身厂时间工作，元器件老化或损坏；另外，因外部信号接地或强点信号串入卡件也会导致通道故障。现在一般卡件本身都采取了良好的隔离措施，一般情况下不会导致故障的扩大，但此类故障一旦出现，则直接造成过程控制或监控功能的不正常。所以要及时查明故障原因，及时进行更换卡件。

一次原件或控制设备出现故障有时不能直接被操作员发现，只有当参数异常或报警时，方引起注意。控制处理机（过程处理机）故障一般会立即产生报警，引起操作员注意。现在控制处理机基本上全是采用1：1冗余配置，其中一台发生故障不会引起严重后果，但应立即处理故障的机器。在处理过程中，绝对不可误动正常的处理机，否则会发生严重的后果。

三、人为故障

对系统进行维护或故障处理，有时会发生认为误操作现象，这对于经常进行系统维护或新参加系统检修维护的人员来说都是会发生的。一般在修改控制逻辑、下装软件、重启设备或强制设备，保护信号是最易发生误操作事件。轻则导致部分测点、设备异常，重则造成机组或主要辅机设备停运，后果是非常严重的。在使用的化工厂，人为误操作发生的故障在不安全事件中占有很大比例。

四、电源故障

电源方面的问题也较多，如备用电源不能自投，保险配置不合理及电源内部故障等造成电源中断，温压电源波动引起保护误动及接插头接触不良导致温压电源无输出；有的系统整个机柜通过一路保险供所有输入信号或一路电源外接负载很大，还的控制电源既未接又未有冗余备用。

五、SOE工作不正常

SOE记录即事件顺序记录，当电力设备发生遥信变位如开关变位时，电力保护设备或智能电力仪表会自动记录下变位时间、变位原因、开关跳闸时相应的遥测量值（如相应的三相电流、有功功率等），形成SOE记录，以便于事后分析。许多继电保护设备以及智能电力仪表，如GE电力、施奈德电气、ABB、西门子等厂家的电力保护仪表、专用电力RTU设备等等均有SOE记录功能。

SOE的结论对事故的分析判断起了很重要的作用，但在现实中，许多电厂发生保护动作等情况时SOE未记录下拉或记录时间与实际情况不符。如电厂#1机组出现过SOE事件顺序追忆时间与实际跳闸时间不相对应，SOE时间打印浏览后不能返回，首次跳闸原因在时间顺序未能第一个反应，SOE时间顺序数据不能设置等问题。而有的电厂在几次事故分析时发现SOE结论中的时序与历史曲线中的时序有偏差，有时甚至时序颠倒，具体表现于同一个点在历史曲线和SOE中民生时间不一致，且有时偏差很大，这会延误事故分析的进程，有时甚至误导事故分析方向。SOE问题既与系统设计不合理，SOE点没完全集中在一个上有关，也与系统硬件及软件考虑不周有关。

六、干扰造成的故障

干扰造成的故障的实例也不少。系统的干扰信号可能来自于系统本身，也可能来自于外部环境。由于不同的系统对接地都有严格要求的规定，一旦接地电阻或接地方式达不到要求，就会使网路通信的效率降低或增加误码的可能，轻则造成部分功能不正常，重则导致网络瘫痪。

电源质量同样影响系统的稳定运行。用于系统的电源既要保证电压的稳定，也要保证在一路电源故障时，无扰切换至另一路电源，否则会对系统工作产生干扰。过程控制处理机主/备处理机之间的切换有时也会导致干扰。另外，大功率的无线电通信设备如手机、对讲机等在工作时，极易造成干扰，危及系统运行。