浅议如何提高分散控制系统的可靠性

1、浅议如何提高运行分散控制系统的可靠性1 前言随着分散控制系统（distributed control system。以下简称dcs）在电厂的深入运用， 其可靠性对整个电厂的稳定运行日益紧密，可以说是生死攸关。dcs控制系统的大范阖使用，为电力生产的安全、经济运行作出了巨大贡献。随着电力 体制改革的深入推进，提高dcs控制系统的可靠性不仅是保证电厂提供优质、稳定的电源, 从而树立良好的市场形象参与到竞价上网屮，而且对电网的安全运行起着重要的作用。2 dcs控制系统的可靠性2.1 dcs控制系统的可靠性概念可靠性是产品质量的指标，其定义为：产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定 功能的能力。其

2、中规定条件是指产品工作时所处的环境条件、维护条件、使用条件等，规定 时间是指考察产品是否正常工作的起止时间，规定功能则是指产品应当实现的功能。必须注 意：上述三个规定的条件不同，则可靠性也不同。例如，同一个产品在试验室内工作与在恶 劣的现场条件下工作可靠性不同，在同样条件下工作一所与工作数所可靠性也不同。由可靠性的定义可以看出，可靠性是一个定性的概念，为了科学地研究可靠性问题，必 须对可靠性进行量度，从而达到定量的目的。演化“定性”为“定量”可以有许多方法，这 里介绍常用的可靠性量化指标，这些指标共同构成了一个可靠性的量化体系。2.1.1可靠度可靠度是直接从可靠性演化而来的定量指标，在国家标准

3、中对可靠度的定义是：产品在 规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。2.1.2失效率失效率是指系统运行到t时间后的单位时间内发生故障的系统数与时刻t时完好的系统 数之比。对于电子产品而言，失效率记作入x （i）的单位是时间的倒数.一股即l/小时. 入（t）与时间t的 关系如下图所示，图：电子产品的失效率曲线这就是著名的浴盆曲线。该曲线可分为三个部分，第1部分为早期失效期，这一时期内 引起产品失效的主要原因是生产过程中的缺陷，随着 时的增加这种情况迅速减少。第2 部分为偶然失效期，其中 很低，并且儿乎与时间 无关，这一时期也称为寿命期，它持续 的时间很长。第3部分为耗损失效期，这一时期内产

4、品已达到其寿命，失效率迅速上升。通常情况下同，一种产品经过适当的老化处理，可以很快地渡过早期失效期而进入 偶然失效期，偶然失效期是一个长期稳定的过程，因此在分析产品的可靠性指标时，一般是 指产品在偶然失效期内的可靠性。2. 1.3平均寿命与平均维修时间按照可靠度的定义，如果一处产品在时刻t内正常工作的概率为r (t),则按照统计 学理论，该产品寿命的数学期望值亦即平均寿命m可表达为：m二 j +8 or (t) dt如果产品出现故障后无法修复，则其寿命m又可称作平均无故障时间(mean time to failure),简称mttf,如产品故障可以修复，则其寿命m代表的是平均故障间隔时间(me

5、an time between failure)，简称mtbf。dcs的故障均应是可以修复的，所以本章中将平均寿 命统称作mtbf。对可修复的系统，还有一个重要的可靠性指标，即平均修复时间(mean time to repair)，亦称为mttro mttr也是一个统计值，但由于mttr 般远远小于mtbf,是一 段很短的时间，可以通过试验和经验确定，因此这里不再以表达式来计算mttr,而只是提 出这个概念。2.1.4利用率利用率是可修复产品的一个可靠性指标，由下式定义：a=mtbf/mtbf+mttr也就是说，利用率是产品正常工作的时间占总时间的比率。为提高利用率，一方面要尽 量提高产品mt

6、bf,另一方面还要努力减小产品的mttro3运行dcs控制系统可靠性的影响因素对于已经运行的dcs控制系统，其选型、安装、调试都已经固定，影响其可靠性主要因 素有以下儿方面3.1系统本身在硬件及软件上存在不合理的部分系统的硬件本身不是非常稳定，软件设计时没有考虑在线下装的问题。系统设计时存在 一些问题，如系统电源配置不当、风险没有得到分散，多个子系统共用一个电源。3.2人员对系统不熟悉，导致人为错误工作人员对系统操作不熟悉造成误操作。如在进行强制信号操作、逻辑组态及修改等工 作时搞错位号，引错变量等。3.3环境不符合标准环境干扰分成以下儿种类型：1）电和磁干扰，电场和磁场的变化在dcs系统中的

7、有关电路或导线中感应出干扰电 压，从而影响系统的正常工作。这种干扰对系统的影响是最大的。2）机械干扰，指由于机械的振动或冲击，使系统中的电气元件发生振动、变形、使连 接线发生位移、接头松动等。这一类干扰釆用合理安装來解决的。3）热干扰，系统中的元器件在工作中产生热量所引起的温度波动以及坏境温度的变化 都会引起装置的电路元器件的参数发生变化，某些装置因一些条件的变化产生某种附加电 势等，都会影响装置的正常工作。4）光干扰，在开关量的输入中，采用光电隔离，这种半导体元件在光的作用下会改变 其导电性能，产生电势与阻值变化，从而影响系统工作。5）湿度干扰，湿度增加会引起绝缘体的绝缘电阻下降，漏电流增加

8、：电解质的介电系 数增加，电容量增加：吸潮后骨架膨胀使线圈阻值增加，电感值变化。dcs是在一定的湿 度范围内使用。6）化学干扰，酸、碱、盐等化学物品以及其它腐蚀性气体，除化学腐蚀性作用将损坏 仪器设备和元器件外，还能与金属导体产生化学电动势，从而影响系统工作。要对系统所处的坏境进行分析，找出具体存在的干扰因素。4提高dcs控制系统可靠性的措施4.1运行维护4.1.1定期检查环境dcs控制系统的维修人员应当定期检查系统所处的坏境温度、湿度。经常检查各系统的 运行状况。做好电子设备间的清洁卫生。停运时对整个系统进行清洁。禁止在电子设备间使 用手机等其他无线电发射器。4.1.2建立相关的系统运行日志

9、，出现报警及时分析解决定期检查模件运行状况、系统中出现的各种报警信息，并及时登记，及时分析解决。 4.1. 3特别重视运行中软件组态下装的问题有的系统在设计时未考虑在线下装的问题，对于这类系统，只能是机组停运时下装。对 于设计时考虑在线下装的系统，也应当高度重视这一问题，因为在实际运行中，特别是软件 的运行，可能出现我们想不到，也无法检测到的问题导致系统出错，如果急需在运行中修改 下装，必须根据系统的情况编写好防止误动作的技术措施，以最保守的方法进行下装。机组运行中，不得对计算机控制系统进行软件、数据下装，若紧急情况需要下装，必须 制订相应方案经领导批准后方可进行。修改软件必须由经公司授权的人

10、员进行，未授权的人 员严禁对软件进行修改。进行软件修改必须依据设备异动申请单。进行计算机软件组态、参 数修改等工作必须作好修改记录。在进行计算机软件修改前，应先对计算机软件进行备份（要 求见软件和数据库备份）。软件修改完成后应测试修改的正确性。信号强制/解除及保护的投 /切，必须办理相关手续，并及时准确地作好记录。4. 1.4做好软件备份管理每三个月对软件和数据库备份一次。计算机控制系统检修前、后，应及时作好软件和数 据库的备份，计算机控制系统在长期停运前应进行完全备份。软件和数据库备份必须在工程 师站进行。每次至少备份保存两份。备份结束后对备份盘进行读出检查，以保证备份数据的 完好性，并在备份上正确标明备份编号、名称、备份时间等标识。备份至少保存两年，存放 在无强电磁干扰、无高温、清洁干燥的两个不同的地方。4.2检修4.2.1检查测试硬件在机组进行各级检修时，对卡件进行通道、功能、抗干扰等测试。特别是机组的a级检 修，要对系统卡件进行全面的测试，尤其是远程处理器，如dpu、mfp等，如果不具备条件, 必须送相关技术能力的厂家进行