论文摘要：针对徐州华美坑口环保热电有限公司2×55MW机组的DCS系统通讯出现的故障进行分析，查找原因并采取有效措施消除故障，提高了DCS系统运行的可靠性，保证了机组的安全稳定运行。

　　论文关键词：数据通讯，冗余

　　一、概述

　　徐州华美坑口环保热电有限公司2×55MW机组、2×260T循环硫化床锅炉，采用了北京和利时系统工程股份有限公司生产的MACS分散控制系统。用以完成DAS（数据采集系统）、MCS（模拟量控制系统）、SCS（顺序控制系统）、BMS（燃烧器管理器）DEH（数字电液控制系统）、ETS（故障跳闸系统）等控制功能。系统设有现场控制站19台、操作员站8台、工程师站1台、历史数据站1台、服务器2台、通讯站3台。系统投运后徐州华美热电有限公司的安全生产水平和机组的自动化水平有了一个整体的提高。

　　二、通信网络组成。

　　SmartPro3.0.3系统由上下两个网络层次组成：监控网络（SNET）和控制CNET）。上层监控网络主要用于工程师站、操作员站和现场控制站的通讯。下层控制网络存在于各个现场控制站内部，主要用于主控单元和智能I/O的通讯连接。

　　SmartPro3.0.3系统网络结构图如图所示

　　1、监控网络。

　　上层监控网络为冗余高速以太网链路，使用五类屏蔽双绞线及光纤将各个点连接到中心交换机上。该网络中主要的通讯节点有工程师站、操作员站、现场控制站，采用TCP/IP通讯协议，不仅可以提供100MB/bps的数据连接，还可以连接到Intranet，进行数据共享。监控网络实现了工程师站，操作员站、现场控制站之间的数据通讯。通过监控网络，工程师站可以把控制算法程序下装到现场控制站主单元上，同时工程师站和操作员站也可以从主控制单元上采集实时数据，用于人机界面上数据的显示。各个节点固定分配的IP地址进行标识。为实现监控网络的冗余，网中每个接点的主机都配有两块以太网卡，分别连接到128网段和129网段的交换机上。监控网络的前两位IP地址已作了规定，分别为128.0和129.0，现场控制站主单元IP地址的后两位由程序自动分配，工程师站、操作员站IP地址的后两位则可以自行定义。一般我们将一个现场控制站里相互冗余的两个主控单元分别成为A机、B机。他们的IP地址设置是通过一个拔码开关来实现的，具体设置如表所示。

　　各现场控制站主控单元IP地址设置

　　#10站主控单元

　　#11站主控单元

　　#12站主控单元

　　#n站主控单元

　　A机

　　128网段

　　128.0.0.10

　　128.0.0.11

　　128.0.0.12

　　128.0.0.n

　　129网段

　　129.0.0.10

　　129.0.0.11

　　129.0.0.12

　　129.0.0.n

　　B机

　　128网段

　　128.0.0.138

　　128.0.0.139

　　128.0.0.140

　　128.0.0.（128+n）

　　129网段

　　129.0.0.138

　　129.0.0.139

　　129.0.0.140

　　129.0.0.（128+n）

　　2、控制网络。

　　控制网络位于现场控制站内部，主控单元和智能I/O单元都连接在Profibus-DP总线上，采用带屏蔽的双绞线铜线（串行总线）进行连接，具有很强的抗干扰能力。该网络中的通讯节点主要有DP主站（主控单元中的FM121模件）和DP从站（智能I/O单元------FM系列的输入/输出模件）。利用总线技术实现主控单元和过程I/O单元间的通讯，以完成实时输入/输出数据和从站设备诊断信息的传送，并且通过添加DP重复器模件，可以实现远距离通讯，或者连接更多的智能I/O单元。

　　三、DCS通信网络故障。

　　1、节点总线故障。

　　节点总线的传送介质一般为同轴电缆，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信故障。目前，我厂防止此类故障的方法是采用双路冗余配置的方式，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。

　　2、就地总线故障

　　就地总线或现场总线一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方法是，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配置，以提高通信的可靠性。

　　目前我厂机组就地DCS控制柜出现部分模块通讯故障，DCS报警为模块离线，有时不需处理便恢复正常，但正常工作时间不常，若不彻底处理故障会经常出现，已经出现的控制柜有#1、#2机远程柜、#22站、DEH柜、#11站等。经检查分析认定为就地通讯总线接触不良引起的故障，解决办法为保留原底座通讯总线，再在接线端子处增加一对通讯线，各模块逐个连接与原总线并联运行。整改后各DCS工作站运行正常。

　　3、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，必然造成通信网络的紊乱。所以，要防止各组件的地址标识故障，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。任何增加或减少组件的工作都必须在系统停运时，将组态情况向网络发布，以免引起不可预料的后果。

　　我厂自投运以来，发生一起因人为通讯连接错误既错误下载程序，导致的停机事故。下载程序错误发生后没能更正程序，机组重新启动运行，从而导致某站变量标识存在一定的误差，产生了垃圾数据，服务器长时间工作过程中整个网络数据拥塞造成数据的延时、丢包、错序，影响了DPU间和操作员站之间的通讯，结果是全部参数不能正常显示，而非单个DPU所控参数故障。

　　四、防范措施和经验总结。

　　1、存在较大风险的工作，例如：在线清空下载程序、修改DCS控制方案、修改操作画面、增加报警、趋势等，制定切实的安全措施，严格按规程操作，可大大减少因DCS故障引起的机组非计划停运。

　　2、DCS控制器工作负荷及网络通讯负荷应该在设计阶段进行严格计算和规范，设计变更时应充分考虑I/O点的冗余、调节回路、报警数量等因素对DCS性能及安全性的影响，同时需要在电厂调试阶段对DCS整体性能进行测试和验证。

　　3、尽量减少DCS不同I/O站间数据交换及与电气网控间的网络数据通讯，要尽可能的改为硬接线输入/输出，以降低数据传输负荷。

　　4、调配I/O点数量和自动调节回路，使同一系统各DPU工作负荷趋于均等。

　　六、结束语。

　　自徐州华美坑口环保热电有限公司2×55MW机组、2×260T循环硫化床锅炉，投入运行以来，在处理DCS数据堵塞故障，积累了一些经验可以为采用同类型设备的工业企业提供参考，促进行业内DCS应用及维护水平的提高。