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集散控制系统故障导致制氮机(制氮设备)停车分析

1 故障经过
2005年6月5日15:36:35,珠海盈德气体有限
公司16300m3/h空分设备中控室DCS系统操作监视
站突然发出异常的“嘟嘟”声,紧接着除循环水系
统大水泵外(因其没有与DCS系统联锁),所有的
机器瞬间全部停车,空分设备被迫停车。
DCS系统历史信息记录如下:
15:36:35 FCSO101 Too Heavy Load(控制站0101
负荷过重,这是第一个故障信息);
15:36:40 FCSO10l IOM Fail F101 NODE 01 SLOT
04;
15:36:44 FCSO 101 IOM Fail F101 NODE 01 SLOT
01。
所有NODE (控制分站)的IOM (控制处理模
块)全部发生故障,所有位号都出现输入回路断路
(IOP)、输出回路开路(OOP)报警。
15:37:11 IOM模块IOP、OOP报警均恢复正
常。
故障发生后,仪表工程师立即与DCS系统供
货方技术人员联系,在其指导下,做了以下工作:
(1)控制站(即FCSO101)断电,CPU后备电
池同时失电,内存的项目软件程序丢失。
(2)过5min后,重新启动控制站,然后仪表
工程师站重新把项目软件下载至控制站,并重新启
动工程师站和操作站。在重启完毕后又出现了
FCS0101 Too Heavy Load的系统报警,但其它数据显
示均恢复正常。
(3)为尽快恢复生产,19:33:55启动空压机,
逐步恢复整个工艺过程。但在氧压机启动后,部分
数据趋势图断线现象重新出现,其它方面情况
正常。
2 故障原因及处理措施
在2005年4月空分设备调试过程中,仪表工
程师针对其工艺流程完成了整个项目软件程序组
态,并通过了测试。但当空分设备整个系统开启并
正常运行后,DCS系统的趋势数据记录图出现了断
线现象,并且越来越严重。当时并没有引起足够的
重视,其实此时DCS系统已经出现了负荷过重的
情况,只不过还没有达到严重的程度。
在此次停车故障中,DCS系统出现“控制站系
统负荷过重” 报警。经检查,控制站FCS0101的
“CPU IDLE TIME (系统空闲时间)” 为0,表示系
统在规定的扫描周期内没有足够的时间处理所有
事件。
CPU IDLE TIME越长,系统的负荷越小。
CENTUM CS3000 R3.03.00版本软件相关资料
上介绍,CPU IDLE TIME的时长是“with a little
time”,意思就是有点时间就可以了。但在实际应
用中,厂家推荐CPU IDLE TIME大于9s,也就是说

系统负荷在85% 以下;最低安全值是5s,对应系
统负荷91.7%。
发现问题所在后,仪表工程师立即对项目软件
进行优化控制,将其中一些没必要用“高速扫描”
的功能块改为“中速扫描” 或“基本扫描”。6月6
日11:57,修改完毕,CPU IDLE TIME从0提高为
6s。继续观察,DCS趋势图断线现象没有出现。也
没有其它异常。再进一步优化系统资源,CPU
IDLE TIME提高为10s。故障得到了根本解决。
DCS系统供货方发来的项目软件分析报告,也
证实了故障的实质原因在于DCS系统负荷过大,
导致系统在瞬间无法完成运算处理及控制功能。
在采取了前述措施处理后,为了进一步优化控
制,对Pc机本身自带的Windows 2000操作系统的
系统内存值也进行了修改,最小值从384Mb提高
到768Mb,同时指定了严格的巡检制度,由专人每
天检查HIS和FCS的运转情况,检查内容包括CPU
IDLE TIME等。
3 结束语
故障发生后,及时联系盈德气体总公司其他气
体公司的仪表工程师,检查各自的DCS系统(都
为同一型号的DCS系统)运行情况,其他气体公
司的CPU IDLE TIME分别为34s、5s、10s,都在安
全范围内,但是还需要对系统资源进一步优化控
制。根据各自工厂的具体情况,在确保设备安全的
前提下,整理项目软件,优化系统资源,保证空分
设备的正常运行。