浙大中控DCS 系统故障诊断与维修

2019-10-25段全军

设备管理与维修 2019年11期

王岩，段全军

（青岛明月海藻集团有限公司，山东青岛 266400）

0 引言

随着国家对蓝色海洋发展的推进，新兴科技在海洋开发方面逐步广泛应用，海洋工业生产的自动化程度也是越来越高。作为国内乃至亚洲最大海洋产品生产基地，青岛明月海藻集团有限公司在工业自动化开发应用也越来越广泛，大大提高了生产装备工作效率和产品质量水平，为特殊场合提供可靠安全保证。因此，在发生故障时如何快速维修对维持企业正常生产显得非常重要。下面对氢气输送控制DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）发生的故障进行分析和排除。

本系统采用1 个工程师站（ES）、2 个操作员站（OS1/OS2）的模式，故障发生在OS1 站：1 个机笼，内用2 块XP243 主控卡，2 块XP233 数据转发卡，8 块XP313AI模块，2 块XP322 AO模块，3 块XP363 DI 模块，2 块XP362 DO 模块及配套的转接模块和端子板。

1 故障现象

制氢装置将产生的氢气分别储存于2 个中压罐，经过氢压机加压，将氢气分别储存于2 个高压罐，最后将高压氢气分别加入3 个反应釜中。该DCS 系统的一个分支就是控制这3 台反应釜的反应过程。2018 年5 月13 日上午9 时正常生产过程中，氢气高压储罐（T214B）数值发生突变，卡件指示灯无报警，系统无报警，监测高压罐的偏压报警灯没有动作。在趋势图画面，故障位号（PT214B）显示如图1 所示，气罐压力跃变频繁且振幅波动较大，导致系统无法正常工作。

图1 故障现象趋势

2 故障分析

依据DCS 使用手册，造成这种现象的原因主要有4 个：①电磁干扰问题；②压力变送器、报警灯问题；③模拟量输入（AI）、数字量输出（DO）卡件及转换模块和端子板问题；④DCS系统问题。

根据先易后难的原则，分析原因可能是系统故障、电气故障（图2）。

图2 故障分析流程

首先对DCS 系统进行检测，包括DCS 通信、接地、电磁干扰的检测。如果没问题，再进行下一步。对电气系统进行检查：依据压力变送器自身参数，对压力变送器进行检测；依据AI、DO卡件性质，对卡件进行检测；分别对报警灯、转换模块和端子板等硬件设施进行检测。

3 故障诊断

3.1 针对系统故障的诊断

因为OS1 其他AI、AO、DI、DO 模块正常，因此，可以排除DCS 系统故障、电磁干扰故障及感染木马病毒。用接地测试仪对DCS 接地系统检测，测得DCS 接地阻值为0.92 Ω<1 Ω，接地系统完全符合DCS 系统要求。检查压力变送器接地体，未发现异常。

3.2 针对电气故障的诊断

（1）依据压力变送器参数。测量范围为0～20 MP，模拟输出4～20 mA，则压力变送器特征方程Y=5/4X-5。其中，Y 的单位为兆帕；X 的单位为毫安。通过万用表毫安档测试，发现压力变送器输出数据稳定，将毫安值代入方程，经计算压力值与现场机械压力表数据吻合，因此可以判定，故障与压力变送器无关。

（2）DO 卡件。根据接线图及卡件输出指示灯，CH1 灯绿色，可见DO 卡件动作正常；将DCS 系统停电，将AI 卡件取出，更换备用卡件，送电，开机，系统启动后，模拟量跳变现象消除。

（3）检查偏压报警灯不动作。报警灯工作原理是：当位号PT214B 测量值高于上限值或低于下限值时，XP362 卡件CH1通道动作，驱动报警灯。检查报警灯，与电源短接后，报警灯动作。然后检查XP527 模块：置换XP527 模块至其他DO 卡件后，输出正常，可以判定XP527 模块正常，确定故障点在端子板XP562-GPRU。

（4）DO 卡件及端子板接线如图3 所示。

图3 XP562 端子板接线

图3 中，卡件和端子板之间通过XP527 模块连接。故障状态下，用万用表直流档测量XP562-GPRU 端子板1、2 端子，电压值为DC 24 V。测量外配电电压为24 V，可见系统电源、输出电源正常。系统断电，用万用表欧姆档测量6、7 端子，通路；测量5、6 端子，断路，未发现问题。将系统送电，在故障状态下，测量端子板1、2 电压，电压为24 V；测量5、6 端子，电压为0 V，测量6、7 端子，电压值为DC 24 V，测量继电器线圈两端电压，电压为0 V。可以断定，继电器没有动作。

可见，故障原因是AI 卡件故障以及端子板CH1 通道继电器故障。

4 故障排除

肉眼观察，可以发现故障AI 卡件自身布满灰尘。佩戴防静电手环，用氮气吹扫、清洁卡件，用点检仪测试，卡件正常，插回卡槽。

更换继电器，测试外围设备，确认无误后上电。断开输入、输出信号，将模拟信号发生器接入PT214B 通道，逐步调整输入信号，T214B 信号平稳，无跳变现象，可以断定AI 卡件恢复正常。在偏压状态下，测量端子板5、6 端子，电压为24 V，6、7端子电压为0 V，端点正常。重新接入输入、输出信号，系统恢复正常。