横河CS3000 DCS系统故障分析及处理方法

2018-02-18钟国院刘玉斌王进董高登刘宗颖杜耀鹏

聚氯乙烯 2018年9期

钟国院，刘玉斌，王进，董高登，刘宗颖，杜耀鹏

(陕西北元化工集团股份有限公司，陕西榆林 719319)

陕西北元化工集团股份有限公司化工分公司(以下简称北元集团)PVC生产装置工艺复杂，控制精度高，系统在DCS各硬件的冗余保障下，各功能相互匹配，实现了程序化生产控制，极大地保障了系统的可控性和可操作性，但同时对自动化水平和各功能相互衔接的稳定性要求也高。

北元集团PVC装置使用横河CS3000 DCS系统来实现集散控制，该系统运行稳定，但北元集团的日常维护能力不足，尤其对操作环境的系统维护还不够全面和彻底。横河 CS3000系统常见故障可分为硬件故障、通讯故障、软件故障3类。硬件多数由电子元器件及集成电路组成，在各类干扰下，随着系统运行时间的延长，故障越发频繁；通讯故障多出现在连接部分，由信号匹配、地址及组态不一致所致；软件故障较少见，多发生在系统投运前，由初始组态错误或投运后人为操作不当导致。下面笔者介绍横河CS3000系统在北元集团PVC装置应用中的常见故障及处理办法。

1 硬件故障

1.1 供电不合理导致的故障

北元集团合成二期尾气吸附C线8号真空泵启动后导致尾气吸附C线停车。检查发现尾气吸附C线控制柜总供电空气开关(以下简称空开)跳闸、8号真空泵运行信号继电器供电空开跳闸。

故障原因：若下级空开容量大于上级空开容量，当下级单台设备出现大信号串入跳闸时，上级空开所带设备也会跳闸，造成更大面积的误停事故。尾气吸附C线控制柜总供电空开电流为6 A，而8号真空泵运行信号继电器供电空开电流为16 A。又因8号真空泵电动机控制信号与反馈信号误接，启动时控制信号串入反馈信号回路，导致控制柜内8号真空泵运行反馈信号中带入了大电压信号，冲击该继电器上端供电开关跳闸，从而引起小于分支空开的总供电空开跳闸。

处理办法：根据负荷，将控制柜总供电空开更换为较大空开，检查支路空开，并将8号真空泵运行信号继电器上端供电空开更换为匹配空开。更换后问题得到解决。

1.2 卡件故障

横河CS3000系统日常巡检过程中系统画面各站通讯卡件经常显示红色X，此现象提示卡件掉线，通常将卡件重新在线插拔即可恢复，如重新插拔故障仍存在，则更换卡件即可恢复。但此时不应急于更换或者插拔卡件，首先应该在系统画面中的卡件状态里生成卡件的信息报告，再根据报告内容查找在线手册或咨询售后，分析是否由单路信号回路故障导致或有无浮电，确保故障消除后再进行卡件插拔更换操作，以免故障未消除时更换卡件导致卡件烧毁。

2 通讯故障

2.1 信号回路不匹配故障

北元集团聚合二期M2243卡件为AO卡，且与M2244卡冗余，2016年频繁出现单卡掉线故障，重新插拔卡件后即正常。单独投用任一卡件均正常，但这对冗余卡同时投用后会不定期出现单卡掉线现象。

分析原因：①卡件自身问题。更换卡件后问题仍存在，排除卡件原因。②卡件及端子板周围有电磁或电场干扰，环境温度、湿度达不到要求。测量该冗余卡件所在控制站运行环境温度、湿度均正常，检查卡件及端子板周围信号源无异常，排除环境影响因素。③该卡件所接回路中可能有电流过载。对该端子板负载16个信号回路单独测量，发现均正常，端子板供电正常，持续跟踪故障仍然存在。④检查每次卡件掉线的过程报警信息，发现在该卡件每次掉线前恰好有干燥下料器启动操作，该下料器电动机启动是变频控制实现的，在启动瞬间可能有过流现象出现，从而导致端子板中其余信号被干扰而中断。

解决措施：在下料器变频输出信号回路增加安全栅，隔离启动瞬间串入的危险信号，故障消除。

2.2 操作站下装中断故障

在横河CS3000系统中，修改过的内容必须进行下装方可实现同步，在对操作站下装过程中经常遇到下装中断现象或错误报警信息。

在工程师站进行组态修改，并对操作站进行下装操作，下装后个别操作站仍无法实现同步，检查下装已完成且无错误报警。分析通讯故障均正常，检查下装正常与不正常的操作站设置，发现未下装成功的操作站启用了管理员用户，将其切换到操作员用户后，再次下装显示正常。

下装操作站时报出错误信息：processing terminated due to connection error (7002)。查找在线手册发现为操作站未启动所致，经过检查发现操作站处于关机状态时是无法对其同步下装的。另外，如果该操作站网卡VF702发生故障，也无法对其同步下装。

3 软件故障

3.1 参数设置错误故障

在工程初期组态的模拟量输出模块中，当MV值为0时，对应的电流输出只有1.25 mA;而在MV值为100%时，对应的电流输出为21 mA。正常情况下，当MV为0时，电流输出应为4 mA;MV为100%时，对应电流输出应为20 mA。检查组态设置中PID模块的基本属性设置，发现CS3000默认设置了关死和满开的功能，目的是保证阀门能关死和满开。即当MV为0时，实际按照其默认的-17.19%进行输出，计算结果为4-(20-4)×17.19%=1.25(mA);同样，当输出为100%时候，实际按照106.25%进行输出，计算结果为：4+(20-4)×106.25%=21(mA)。此时会造成部分现场定位器无法工作，通常遇到此类问题可关闭软件中关死和满开功能，或将-17.19%改为-1%即可。

3.2 在线修改复杂控制系统参数故障

2015年7月，合成一期DCS系统修改混合脱水联锁乙炔流量计量程，修改后进行在线下载操作，操作过程中混合脱水联锁动作，导致单线停车。检查修改内容及下载操作均正常，故障报警信息为“修改回路O/S”。单试控制回路部分正常，部分报错误信息。检查组态内容，发现出现此类报警的回路均参与了其他复杂控制，单回路控制信号内容修改则无此现象。在修改了参与比值控制回路的乙炔流量计量程后,下载时有O/S强制复位报警。所以对参与复杂控制回路中信号内容的修改不宜在线进行组态下载。