目前DCS系统在发电厂中应用广泛，发电机组的自动化水平有了大幅度的提高，协调控制、事故追忆、历史趋势、报表打印等功能都成为可能。但是在DCS系统的应用中，由于DCS系统故障造成的负荷波动、停机、停炉事故时有发生。现就河南永城电厂DCS系统的硬件设备在调试过程中遇到的故障及处理方法加以总结分析。
一、系统简介
裕东发电公司永城电厂一期为2台300MW机组。#1机组采用机炉电集控运行方式，锅炉、汽机及附属、除氧给水、发电机、厂用电控制系统采用新华控制工程公司提供的XDPS-400型分散控制系统。
本台机组DCS系统设计为四功能系统，包括有模拟量控制系统(MCS)，锅炉、汽机、发电机及厂用电顺序控制系统(BT/SCS，G/SCS)，数据采集系统(DAS)和锅炉燃烧器管理系统(BMS)。另外，汽机数字电液控制系统采用新华公司研制的DEH-ⅢA型控制系统，该系统与DCS系统硬件兼容。汽机危急遮断系统(ETS)为上汽成套的PLC控制系统，汽轮机轴系安全监视仪表(TSI)为本特利3500型仪表。
二、常见故障分析及处理
在DCS系统调试过程中，常见的故障主要有DCS系统内部电源故障、DCS系统硬件故障、外部设备故障等。
l.DCS系统内部电源故障
(l)DCS柜内电源消失
主要是由于供电系统故障，造成DCS柜内电源消失，所有控制功能全部丧失，DPU停运，网络通信中断，数据无法采集，无控制指令输出，整个系统处于瘫痪状态。此时，应及时查找原因，恢复供电。
(2)电源模件故障
XDPS-400系统每个DPU都采用了各等级电源双电源模件供电，当一个电源模件故障时，备用模件可以自动投入运行维持供电。如果双路电源都发生故障，则相应电源模件的电源指示消失，相应供电模件功能丧失。
各等级电源主要有 5VDC、±15VDC、 24VDC、 48VDC。
5VDC、±l5VDC电源模件主要给I/O模件、BC板供电。一旦发生故障，将导致输入、输出数据无法显示，控制指令无法执行，该DPU的I/O单元通信中断，该DPU的控制对象完全失控。由于 5VDC和±15VDC共用一个电源模件，因此在某个电源回路发生故障时，很可能引起另一路电源出现问题。处理问题时应注意这种情况。
24VDC电源模件主要给DO模件、AI-TC/MA/V模件以及各种TB板供电。 24VDC故障后，上述各种模件及I/O信号全部无法工作，采集、调节、控制功能全部丧失。具体现象可能是变送器采集信号故障、调阀不受主控控制等。
48VDC电源作为DI模件的采样电压，它只影响DI模件。 48VDC故障后，显示为两位开关、阀位反馈等各开关量输入故障。
一旦确认电源模件故障，应尽快更换故障的电源模件。
(3)OPU电源消失
操作员站OPU系统电源故障，所有操作员站均停止工作，所有操作功能丧失，所有在线数据、历史数据都无法显示。这时，应利用具备操作员站级别的工程师站ENG和历史记录站HSU进行热力系统监视和操作，同时立即派专人到机头监视汽轮机运行情况，有关人员马上检查电源系统，并尽快恢复供电。如果ENG、HSU也失电，电源又不能马上恢复，应利用后备手操进行紧急停机处理。
除OPU系统失电情况外，还可能会遇到由于计算机系统死机或其它原因造成OPU无法进行运行监视和操作，此时也应按上述方法进行紧急处理。
(4)ENG电源故障
工程师站ENG主要功能为逻辑修改、参数调整、图形组态、网络及硬件监视，发生故障不会影响机组控制系统的正常运行。由于XDPS-400系统的ENG、HSU、OPU可以根据需要登陆到不同的级别，因此ENG功能也可以由OPU完成。
(5)HSU电源故障
历史记录站HSU电源故障，将无法记录历史数据，操作员无法调用历史数据，但不影响系统的正常运行，此时各种报表需手动完成。
2.DCS系统硬件故障
DCS系统中各输入输出板件均具有前端数据处理功能，既保证被采集信号的正确输入，又阻止强信号对计算机系统的干扰和破坏。当板件发生故障时，如果是单一通道故障，只更换通道即可;如果整个板件故障，则应及时更换板件。
(l)AI/TB板故障
AI/TB板适用于各种模拟信号的采集和处理。当AI/TB板故障时，该板卡所带的模拟量信号都将无法正常采集，OPU画面无法正确显示测量值。AI/TB板的前面板上提供了相应的LED故障指示灯，根据故障指示灯可以判断一般的故障。如果板件本身元件故障，可以通过加模拟信号的方法来判断，确认AI/TB板故障后，应及时更换，确保信号的正常采集。
(2)LC板故障
LC板是智能型双回路控制板，它有8路AI用于控制回路模拟量反馈信号的采集和处理，2路AO作为模拟回路控制，输出为4~20mA，4路D1及4路DO用于开关回路的控制。当LC板故障时，如果故障出现在LC板的公共部分，例如CPU或EPROM/RAM或通信端口故障，会造成LC板上所带的I/O信号无法工作，信号采集与输出指令功能全部丧失，该板卡上所带的控制回路的控制功能也无法执行。如果故障点出现在某个I/O通道上，那么相应的I/O通道将无法正常工作，所对应的采集或输出指令将无法执行。此故障可通过换通道来判断。
(3)SOE/DI板故障
SOE/DI板是智能型开关量数据采集板，它适用于各种开关量信号的采集和处理。当SOE/DI板故障时，如果故障出现在SOE/DI板的公共部分，例如CPU或EPROM/RAM或通信端口故障，会造成SOE/DI板上所带的I/O信号都无法工作，开关量信号采集功能丧失。如果故障点出现在某一个I/O通道上，那么相应的I/O通道将无法正常工作。
(4)DO板故障
DO板是开关量输出板，它的16路DO可以驱动16个电磁式继电器，它受控于BC板。当DO板故障时，无法执行控制指令。检查DO板与BC板的通信，如果与BC板通信故障，则所有DO指令无法执行;如果某个通道故障，则与之对应的输出指令无法执行。
(5)AO模拟量输出板
AO板是模拟量输出板，它的8路AO主要用于输出8路相互隔离的0/4~20mA电流信号或0~l0V/5V电压，它受控于BC板。当AO板故障时，无法执行控制指令。检查AO板与BC板的通信，如果与BC板通信故障，则所有AO指令都无法执行;如果某一个通道故障，则与之对应的输出指令无法执行。
(6)PI开关量计数板
PI开关量计数板的8路PI主要用于对接点性开关量信号计数，它受控于BC板。当PI板故障时，计数通道无法工作。如果PI板与BC板通信故障，则所有计数通道都无法工作;单一通道出现故障时，该通道无法工作，但不影响其它通道的正常工作。
(7)VCC阀门控制板
VCC板是智能型阀门控制板，它适用于汽轮机阀门控制，控制方式有手动和自动两种。手动时，根据汽轮机的工况进行联锁，防止误动，保护汽轮机正常运行;自动时，则根据DPU的指令进行转换后输出0~80nA电流信号。
VCC卡故障直接影响与之对应的汽轮机阀门的控制，这是一种非常危险的故障。当VCC卡发出故障报警时，应马上对故障卡件进行更换。
3.外部设备故障
外部设备一般包括电动门、电动执行器、电磁阀、变送器、两位开关、热电偶、热电阻等。外部设备是控制系统最基本的组成部分，一旦发生故障，将直接影响控制效果。如果就地电动门、电动执行器和电磁阀故障，则相应的阀门拒动，使控制无法实现;如果一次元件变送器、两位开关、热电偶和热电阻故障，采集信号不正确，使现场设备状态及控制效果无法反馈到控制中心，DPU无从控制，很有可能发出错误指令。所以，外部设备一旦发生故障，应及时处理。
(1)电动门、电动执行器、电磁阀
电动门、电动执行器、电磁阀故障分电气故障和机械故障两种。
电气故障主要指电源故障。电动门的电源回路分为动力电源和电动门控制电源两部分。一般情况下，控制电源引自动力电源的一相。当动力电源有一相或一相以上失电时，电动门将无法动作。当控制电源失电时，电动门控制回路无法接收控制指令，电动门无法动作。从OM画面上操作电动门时，会出现超时故障，说明电动门没有按操作指令动作。此时，应及时检查各路电压。如果正常，则作相应处理，如果各路电压都正常，则检查线路和外部设备。
电动执行器的控制以及电源供电方式与电动门的供电方式基本一致。在自动方式下，电动执行器受伺服放大器的控制，伺服放大器的电源由UPS提供。当伺服放大器失电或故障时，自动调节回路失灵，只能通过手操器手动操作。
电磁阀一般分为交、直流两种。电磁阀的电源一般由外部电源直接供给，控制回路通过继电器来控制电磁阀的电源回路。当电磁阀电源故障时，电磁阀无法动作。
机械故障一般有机械卡涩、限位调整不正确等，根据机械原理处理。
(2)变送器、两位开关、热电偶、热电阻
变送器、两位开关、热电偶和热电阻属于一次元件。一次元件故障，应首先检查采样电压、电流是否正常，然后再检查就地元件的工作情况。如果采样板件故障，则更换相应板件;如果就地元件故障，可能是一次元件本身故障，也可能是线路问题，根据实际情况分别处理。
三、总结
分散控制系统在发电厂中的广泛应用大大提高了汽轮发电机组控制系统的自动化水平，减轻了运行和检修人员的劳动强度，并使很多先进的控制功能和控制策略得以实施。但是，由于控制系统的组成非常庞大和复杂，不可避免地会发生硬件或软件上的故障，从而导致控制系统不稳定，进而影响到机组的安全运行。因此，对常见故障进行分析和提出处理方法是很有必要的。