集散控制系統故障導致空分設備停車分析
時間:2008-08-26 11:24:00來源:fenghy
導語:?集散控制系統故障導致空分設備停車分析
珠海盈德氣體有限公司16300m3/h空分設備于2005年6月投產,采用CENTUM CS3000集散控制系統(DCS系統)。
控制系統硬件及軟件構成:
(1) 操作監視站(HIS)兩臺,操作系統為Windows 2000,配以701網卡,以接入實時控制網(V net),實現實時監視、操作和組態等功能。
(2) 控制站(FCS) 1臺,用于過程I/O信號輸入、輸出及處理,完成模擬量調節、順序控制及實時運算等實時控制功能。
1、故障經過
2005年6月5日15:36:35,珠海盈德氣體有限公司16300m3/h空分設備中控室DCS系統操作監視站突然發出異常的“嘟嘟”聲,緊接著除循環水系統大水泵外(因其沒有與DCS系統聯鎖),所有的機器瞬間全部停車,空分設備被迫停車。
DCS系統歷史信息記錄如下:
15:36:35 FCSO101 Too Heavy Load(控制站0101負荷過重,這是第一個故障信息);
15:36:40 FCSO10l IOM Fail F101 NODE 01 SLOT04;
15:36:44 FCSO 101 IOM Fail F101 NODE 01 SLOT 01。
所有NODE (控制分站)的IOM (控制處理模塊)全部發生故障,所有位號都出現輸入回路斷路(IOP)、輸出回路開路(OOP)報警。
15:37:11 IOM模塊IOP、OOP報警均恢復正常。
故障發生后,儀表工程師立即與DCS系統供貨方技術人員聯系,在其指導下,做了以下工作:
(1) 控制站(即FCSO101)斷電,CPU后備電池同時失電,內存的項目軟件程序丟失。
(2) 過5min后,重新啟動控制站,然后儀表工程師站重新把項目軟件下載至控制站,并重新啟動工程師站和操作站。在重啟完畢后又出現了FCS0101 Too Heavy Load的系統報警,但其它數據顯示均恢復正常。
(3) 為盡快恢復生產,19:33:55啟動空壓機,逐步恢復整個工藝過程。但在氧壓機啟動后,部分數據趨勢圖斷線現象重新出現,其它方面情況正常。
2、故障原因及處理措施
在2005年4月空分設備調試過程中,儀表工程師針對其工藝流程完成了整個項目軟件程序組態,并通過了測試。但當空分設備整個系統開啟并正常運行后,DCS系統的趨勢數據記錄圖出現了斷線現象,并且越來越嚴重。當時并沒有引起足夠的重視,其實此時DCS系統已經出現了負荷過重的情況,只不過還沒有達到嚴重的程度。
在此次停車故障中,DCS系統出現“控制站系統負荷過重” 報警。經檢查,控制站FCS0101的“CPU IDLE TIME (系統空閑時間)” 為0,表示系統在規定的掃描周期內沒有足夠的時間處理所有事件。
CPU IDLE TIME越長,系統的負荷越小。
CENTUM CS3000 R3.03.00版本軟件相關資料上介紹,CPU IDLE TIME的時長是“with a little time”,意思就是有點時間就可以了。但在實際應用中,廠家推薦CPU IDLE TIME大于9s,也就是說系統負荷在85% 以下;最低安全值是5s,對應系統負荷91.7%。
發現問題所在后,儀表工程師立即對項目軟件進行優化控制,將其中一些沒必要用“高速掃描”的功能塊改為“中速掃描” 或“基本掃描”。6月6日11:57,修改完畢,CPU IDLE TIME從0提高為6s。繼續觀察,DCS趨勢圖斷線現象沒有出現。也沒有其它異常。再進一步優化系統資源,CPUIDLE TIME提高為10s。故障得到了根本解決。
DCS系統供貨方發來的項目軟件分析報告,也證實了故障的實質原因在于DCS系統負荷過大,導致系統在瞬間無法完成運算處理及控制功能。
在采取了前述措施處理后,為了進一步優化控制,對Pc機本身自帶的Windows 2000操作系統的系統內存值也進行了修改,最小值從384Mb提高到768Mb,同時指定了嚴格的巡檢制度,由專人每天檢查HIS和FCS的運轉情況,檢查內容包括CPUIDLE TIME等。
3、結束語
故障發生后,及時聯系盈德氣體總公司其他氣體公司的儀表工程師,檢查各自的DCS系統(都為同一型號的DCS系統)運行情況,其他氣體公司的CPU IDLE TIME分別為34s、5s、10s,都在安全范圍內,但是還需要對系統資源進一步優化控制。根據各自工廠的具體情況,在確保設備安全的前提下,整理項目軟件,優化系統資源,保證空分設備的正常運行。
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