DCS系统卡件故障原因分析

一、设备概况及简介

催化裂化装置DCS系统为霍尼韦尔DCS系统，共有控制器3台，装置控制系统投用时间长，后续改造扩容较多，原为TDC3000系统，于5年前年进行了 CPU升级以及增设控制器节点。

二、故障经过

1.装置运行第5年，催化裂化装置内操监控调整泵 202-1与泵202-2变频控制信号发现无法输入数值，随后发现多个流量参数开始下降，个别关键参数已经到达自保停工范围要求随后工艺人员启动装置自保联锁将装置退守到安全状态。

2.仪表人员接到工艺电话联系后迅速赶到现场处理，工艺技术干部告知多个泵变频信号无法操作并且现场确认多台泵以最低转速运行抽不上量。根 据工艺提供的变频信号位号检查组态卡件发现都在C300_FCCU_TX控制器模拟量输出卡AO-11(非冗余)，检查DCS卡件为故障状态，系统硬件检测发现这个卡件状态处于未激活离线状态所有输出通道故障无输出，此卡件共计有11个变频信号点位号。IOLINK_FCCU_TX_1/AO11卡件所涉及 机泵有：BP201_2、BP204_1、BP204_2、BP202_1、BP202_2、BP207_1、BP207_2、BP208_3、BP208_4、BP501_1、BP501_2。

3.生产车间联系电气维修人员将输出卡件涉及11台泵变频全部切换为定频信号工作，仪表专业对卡件IOLINK 的数据电缆进行检查未发现松动及接触不良现象，检查DCS到变频器的控制信号电缆绝缘及接地情况良好，判断卡件故障原因为偶发性软故障，对故障卡件进行复位后卡件工作正常。为了彻底 消除故障隐患，机动处与检维修制定方案，将IOLINK_FCCU_TX_1/AO1卡件更换 冗余型卡件。卡件更换及DCS 组态修改整个作业10点20 分左右内全部完成。

4.逐台调试正常后，联系电气专业逐个将11个变频信号回路投入远程控制（DCS控制）。

三、原因分析

（一）过程检查及分析

Ⅱ套催化裂化装置DCS为honeywellC30控制系统，AO卡出现故障离线原因有：

1.卡件与控制器之间连接IOLINK 数据线松动，造成卡件故障离线。

2.输出通道受到外界强电压信号瞬间干扰导致卡件（弱电）自诊断故障离线。（咨询honeywel厂家工程师答复在其他如电厂等有风机、泵变频信号控制发生过上述故障现象）。

3.卡件自身问题偶发软故障导致故障离线。

2.经过对卡件IOLINK数据线检查未发现松动，检查DCS到变频器的控制信号电缆 绝缘及接地情况正常，可以排除以上原因造成卡件故障离线，AO 卡故障原因应为卡件自身偶发软故障造成。

（二）故障根本原因

1.直接原因：DCS变频控制输出卡（AO卡）故障离线导致装置关键机泵变频突然失去控制信号，跳至已设定的下限值工作，机泵抽出量无法满足正常生产要求，各容器失去物料平衡，装置被迫自保停工。

2.间接原因：输出卡件不冗余，单卡故障报警后无备用卡件在线切换，输出立即中断。

变频器下限转速设置不合理，DCS控制信号中断后泵转速过低无法满足装置生产需求。

3.管理原因：2年前检修催化裂化装置增加变频控制，设备到货为单卡，无冗余卡件套装，仪表车间对于单卡控制的风险识别不全面，未考虑到卡件故障后带来的影 响。对重点装置的关键控制点摸排不清，未将同一工位的AB 泵变频分别设置到不同卡件，未考虑到共因失效因素。对于装置临时新增回路，在没有设计图纸的情况下进行施工作业，部分回路接入卡件选择不合理不规范，车间管理要求标准不高。

四、整改措施

1.将单卡更换成冗余卡件，防止单卡故障后造成大面积变频失效（已完成）。

2.变频器根据工艺实际控制参数设置下限转速。工艺申请，电气专业执行。

3.仪表车间定期对卡件工作发热情况用红外成像仪进行检查，出现温度异常现象立即进行处理。

4.排查变频控制，做好方案消除共因失效隐患，即：

1.将现有非冗余的控制卡件更换为冗余卡件。

2.同一工位的变频分配到不同新增冗余卡件控制（不建议增加其他调节阀输出的控制卡上），防止卡件故障导致在用、备用设备均失控。

五、总结与启示

1.装置新增联锁、控制回路，要求有设计图纸及配套设备，规避每次只购置需要的主设备，其他由仪表专业自行施工、作业的情况，控制回路严格按照输入输出具备冗余卡件配置。

2.树立控制、联锁信号必须是冗余的卡件。