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1 Übersicht über das dezentrale Steuerungssystem (DCS) Das DCS zeichnet sich durch seine Allgemeingültigkeit, flexible Systemkonfiguration, umfassende Steuerfunktionen, einfache Datenverarbeitung, zentrale Anzeige- und Bedienmöglichkeiten, eine benutzerfreundliche Mensch-Maschine-Schnittstelle sowie eine einfache und standardisierte Installation aus. Zudem ist es einfach zu justieren und bietet eine sichere sowie zuverlässige Betriebsweise. Deshalb wird es in den Bereichen Energieerzeugung, Ölindustrie, Chemieindustrie, Metallverarbeitung und Leichtindustrie – insbesondere bei großen Generatoren – sowohl im Inland als auch im Ausland weit verbreitet eingesetzt. Die derzeit am häufigsten im Inland verwendeten Marken sind: (1) Ausländische Marken: Honeywell, ABB, Westinghouse, Siemens, Yokogawa usw ； (2) Inländisch: Guodian Zhishen, HollySys, Xinhua, Zhejiang University Zhongkong usw. Die Sicherheit und Zuverlässigkeit des DCS sind von entscheidender Bedeutung, um einen sicheren und stabilen Betrieb der Anlage zu gewährleisten. Im Falle von Problemen kann dies zu erheblichen Schäden an den Anlagenteilen oder sogar zu Unfallfolgen für die Menschen führen. Daher ist es äußerst notwendig, die verschiedenen Probleme zu analysieren, die im Betrieb des DCS auftreten, und Maßnahmen zu ergreifen, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des DCS in Kraftwerken zu verbessern. Fehler im 2DCS während des Produktionsprozesses: Jedes DCS eines Herstellers weist seine eigenen Eigenschaften auf. Daher unterscheiden sich die Analyse sowie die Behandlung der Fehler voneinander. Im Großen und Ganzen lassen sich die durch das DCS verursachten Störungen der Anlage in drei Kategorien einteilen: (1) Probleme am System selbst, einschließlich Design- und Installationsfehlern sowie Fehlern in Software und Hardware. (2) Fehler durch menschliche Faktoren, einschließlich falscher Handlungen durch Mitarbeiter, unzureichende Verwaltungsprozesse sowie mangelhafte Umsetzung in der Praxis. (3) Probleme in der externen Umgebung des Systems verursachen Störungen im DCS. Abweichungen können durch Faktoren wie zu hohe oder zu niedrige Umgebungstemperaturen, zu hohe oder zu niedrige Luftfeuchtigkeit, Staub, Vibrationen sowie kleine Tiere verursacht werden. 2.1 Beispiele für Probleme mit dem DCS selbst Solche Störungen kommen im Produktionsprozess häufig vor. Zu ihnen gehören insbesondere Mängel in der Systemkonzeption und -installation, Ausfälle der Controller (DPU oder CPU), Verbindungsabbrüche zum Netzwerk usw. Zudem kann es zu einem schwarzen Bildschirm an den Bediengeräten kommen, es können Kommunikationsprobleme im Netzwerk auftreten, die Software kann Mängel aufweisen, die Systemkonfiguration kann unzureichend sein, und es können Probleme bei der Schnittstelle zu anderen Systemen und Geräten bestehen. 2.1.1 Probleme mit der Stromversorgung und dem Erdungssystem (1) Das DCS-System eines Kraftwerks verwendet Stromquellen vom Typ Symphony III von der Firma ABB. Bei der Inbetriebnahme wurden die Schaltschränke jedoch nach den Anforderungen des Erdungssystems für Typ II installiert. Dies weicht erheblich von den Anforderungen bezüglich der Erdung bei Typ III ab. Seit Inbetriebnahme der Anlage traten mehrfach Fehler bei den DCS-Modulen, Signalumschaltungen sowie Schäden am Hardware auf; vermutlich hängt dies mit dem Erdungssystem zusammen. Ebenso gab es bei einem Kraftwerk während der Bauzeit Probleme bei der Planung, Herstellung und Installation des DCS-Erdfügestells; nach Inbetriebnahme des DCS-Systems zeigten alle Temperaturmesspunkte der Wärmewiderstände und -thermoelemente periodische Schwankungen. (2) In einer Fabrik führte eine locker gewordene Stromverbindung dazu, dass das Steuerungssystem auf der Dampfturbinenseite nicht mehr funktionierte. Lektionen: Ein DCS ohne ein gut funktionierendes Erdungssystem sowie eine angemessene Kabelabschirmung führt nicht nur zu starken Störungen im System und dazu, dass die Steuerung falsche Signale sendet, sondern kann auch dazu führen, dass die Module beschädigt werden. Es ist offensichtlich, dass Probleme mit den UPS-Quellen sowie der Erdung des Steuerungssystems erhebliche Risiken für den sicheren und stabilen Betrieb des DCS nach Inbetriebnahme des Kraftwerks darstellen. Daher muss die Stromversorgung des DCS-Systems über zuverlässige Ersatzlösungen verfügen, die Lasten müssen vernünftig verteilt sein und es muss ein gewisser Puffer vorhanden sein ； Die Systemerdung des DCS muss streng den technischen Anforderungen des Herstellers entsprechen (sofern der Hersteller keine besonderen Angaben macht, gelten die Vorgaben von DLT774). Alle Kabel, die Signale zum Steuern des DSC-Systems liefern, müssen hochwertige, abgeschirmte Kabel sein. Zudem müssen sie getrennt von den Leitungen für die Stromversorgung verlegt werden und über eine ordnungsgemäße Erdung verfügen. 2.1.2 Systemkonfigurationsprobleme (1): Häufige Störungen sowie Abstürze des DCS-Systems (T-ME/XP-System) in einem Kraftwerk in Zhejiang führten zu Stillstands der Anlagen. Kraftwerke 7 und 8 (2*330 MW): Von Februar bis Mai 1997 fand die Probennutzung dieser Kraftwerke statt. In dieser Zeit traten insgesamt 22 Störungen im DCS-System auf, wodurch die Kraftwerke insgesamt 8 Mal ungewollt abgeschaltet werden mussten. Danach traten wiederholt Störungen auf dem Bedienbildschirm auf (bei Block 8 kam es zweimal dazu, dass alle 6 Bedienstationen „schwarz wurden“), was die Sicherheit des Reaktors ernsthaft gefährdete. Nach der Analyse weist das DCS-System folgende Probleme auf: ① Bei der Konzeption des DCS-Systems gibt es Probleme in Bezug auf die Leistungsrechnungssoftware sowie bei der Redundanzkonfiguration der Schalteinheiten. ② Unvereinbare Hardware-Konfigurationen (einschließlich Abstimmungs- und Kommunikationsprobleme zwischen den Systemen T-ME und T-XP). ③ Einige Hardware-Designs sind unvollkommen. ④ Weitere Analyse zeigt, dass bei der Schlüssel-Communication-Bus-Last von CS275 (unterer T-ME-Schicht) ein zu hohes Niveau vorliegt, was zu einem „Engpass“ führt. Bei europäischen T-ME/XP-Systemnutzern ist die Nutzung des T-ME/XP-Systems unter vernünftiger Konfiguration im Allgemeinen gut. (2) In einem Kraftwerk wurde zur Automatisierung des Steuerungssystems der 200-MW-Anlage ein DCS eingesetzt. Aufgrund einer ungenauen Berechnung der Lastrate des Systems sowie um die Investitionskosten zu senken, lagen die technischen Parameter nahe an den zulässigen Grenzwerten. Zudem weist das System die Eigenschaft auf, während des Betriebs viele virtuelle I/O-Points zu benötigen. Während der Nachjustierungen stellte sich heraus, dass die Lastrate einiger Controller sogar über 90 % lag. Die Reaktionszeit bei manuellen Eingaben betrug fast 1 Minute – das System war somit völlig unbrauchbar. Erst nach erheblichen Anpassungen am System konnte dieses Problem gelöst werden. (3) In einem 600-MW-Kraftwerk im Nordosten führte die unklare Formulierung der technischen Anforderungen bezüglich der Trennung der I/O-Kanäle dazu, dass der DCS-Hersteller eine sehr einfache Konfiguration wählte. Infolgedessen wurden während der Inbetriebnahme viele I/O-Platinen beschädigt. Später wurde die Art der Trennung geändert und die Hardware ausgetauscht. Dadurch musste das Kraftwerk erneut viel Geld ausgeben – was wiederum den ursprünglichen Vorteil durch den günstigeren Auftragspreis zunichte machte. Außerdem muss auch auf die Qualität der Kabel sowie auf Probleme im Zusammenhang mit der Abschirmung großen Wert gelegt werden. Für wichtige Signale und Steuerungen sollten speziell für Computer entwickelte, abgeschirmte Kabel verwendet werden. Viele Umbauprojekte mussten aufgrund von Problemen mit den Kabeln neu durchgeführt werden, was die Bauzeit beeinträchtigte. (4) Die Engineer-Station des Xinhua XDPS-400-Systems in einem Kraftwerk mit 300-MW-Kraftwerken stirbt häufig ab. Nach Prüfung stellte sich heraus, dass dort viele Betriebsprogramme vorhanden sind: mehrere virtuelle DPU-Einheiten, Aufzeichnungen von historischen Daten, Leistungsberechnungen, Berichte usw. Lösung des Problems bei der Zuweisung von historischen Daten an andere Mensch-Maschine-Schnittstellenstationen. 2.1.3 Defekt des Controllers (DPU oder CPU) (1) Bei einer Kraftwerkseinheit mit einer Leistung von 300 MW, Einheit Nr. 2, trat ein Defekt im CPU des Kontrollsystems HIACS-5000CM FSSS1 auf. Der Kontrollvorgang wurde nicht an einen anderen Controller übertragen; dadurch konnten die Steuergeräte dieses Systems nicht mehr bedient werden (die Geräte blieben in ihrem ursprünglichen Zustand). Während des Online-Austauschs der Haupt-CPU bis zum Stromausfall wird die Steuerung von der CUP auf die neue Haupt-CPU übertragen. Die Systemgeräte bleiben weiterhin unter Kontrolle, und nach dem Austausch der ursprünglichen Haupt-CPU funktioniert das System wieder einwandfrei. (2) Bei den SYMPHONY-Geräten, die von ABB zu einem frühen Zeitpunkt hergestellt wurden, traten im selben PCU-Gehäuse Unstimmigkeiten in der Kommunikation zwischen den verschiedenen Controllern auf. Dieses Problem wurde durch ein Firmware-Update gelöst ； (3) Bei einer frühen Charge der DPU-Einheiten im XDPS-System von Xinhua traten mehrfach Ausfallzeiten sowie Abstürze auf. Nach Untersuchung stellte sich heraus, dass es Probleme mit den Kondensatoren in den jeweiligen DPU-Karten gab. Durch den Austausch der betroffenen Karten konnten die Probleme behoben werden. Da die Controller der DCS derzeit alle redundant konfiguriert sind, **sinkt die Anzahl der Fälle, in denen ein Ausfall des Hauptcontrollers zum Abschalten der Anlage führt.** Allerdings stellt das gleichzeitige Ausfallen eines Paares redundanter Controller eine unmittelbare Bedrohung für die sichere Produktion dar; in solchen Fällen müssen unbedingt Maßnahmen ergriffen werden, um dies zu vermeiden. 2.1.4 Netzwerkstörungen im DCS-System (1) Im Steuerungssystem WDPF eines Kraftwerks führten mehrere Umbauten dazu, dass eine große Anzahl an Messpunkten sowie automatische Steuerkreise hinzugefügt wurden. Dadurch lag die Belastung des Systems bei über 70 %. Dies verursachte Störungen in der Netzwerkkommunikation. Es traten wiederholt Probleme auf – beispielsweise dauerten die Bedienvorgänge sowie das Wechseln der Anzeigen zu lange, oder die Anzeigen gingen schwarz. Später wurde es durch eine Aufrüstung in das OVATION-System umgewandelt, und das System funktioniert einwandfrei. (2) Bei einem 600-MW-Kraftwerk betrug die Last 508 MW; der Betriebszustand war stabil. Plötzlich bewegten sich alle Steuerventile der Dampfturbinen stark hin und her. Nach Untersuchung stellte sich heraus, dass der Grund für diesen Fehler darin lag, dass das Drehzahlsignal des Controllers M5 während des Betriebs des Kraftwerks kurzfristig von 3000 Umdrehungen pro Minute auf 0 Umdrehungen pro Minute sank – anschließend kehrte es wieder auf den ursprünglichen Wert zurück. Der Grund für die Bewegung der Steuerventile lag außerdem in Kommunikationsproblemen zwischen M3 und M5; dadurch änderte sich das Signal „Trip Bias“ von 0 auf 1, was wiederum dazu führte, dass alle Steuerventile stark hin und her bewegt wurden. Maßnahmen gegen dieses Problem: Die Kommunikationssignale der PCU-Steuerbusse werden mehrfach verarbeitet; außerdem wird ein gewisser Verzögerungseffekt auf die Kommunikationssignale eingefügt, um plötzliche Änderungen dieser Signale zu vermeiden ； Für wichtige Kommunikationssignale wurde Kommunikationsredundanz eingesetzt. 2.1.5 DCS-Softwareprobleme (1) Bei der Inbetriebnahme des 300-MW-Heizkraftwerks wurde bei der DCS keine Anpassung der Parameter bezüglich der Qualität der Messpunkte vorgenommen. Dadurch wurden die analogen Messpunkte nur dann als von schlechter Qualität eingestuft, wenn die Verbindung zu ihnen unterbrochen war. Die Funktion zur Überprüfung der Qualität der Messpunkte funktionierte somit nicht richtig. Anschließend wurden die Qualitätsparameter für alle Messpunkte eingestellt, wodurch die Zuverlässigkeit des Betriebs der Anlage verbessert wurde. (2) Bei der Konfiguration des HIACS-5000CM-Steuerungssystems öffnet sich nach Doppelklick auf das Konfigurationswerkzeug „grab“ ein C++-Fehlerfenster, wodurch es nicht ordnungsgemäß verwendet werden kann. Bei der Überprüfung stellte sich heraus, dass die Datei grab.ini verändert worden war. Nachdem die Datei von einem anderen Gerät kopiert und überschrieben wurde, funktionierte das Tool wieder normal. Denn nach einem fehlerhaften Beenden von grab bleiben Fehlerinformationen im Datei grab.ini zurück. (3) Die Logik des Wasserstandskontrollkreises des Entdampfers in einem Kraftwerk wurde aus der Logik zur Kontrolle des Wasserspiegels im Heizwassererhitzer übernommen und angepasst. Der Anpassungsprozess war jedoch unvollständig; die PID-Parameter wurden nicht entsprechend den Bedingungen des Entdampfers eingestellt. Dadurch kam es während des Betriebs zu unkontrollierten Regelungen der Zulaufventile des Entdampfers, wodurch die Qualität der Regelung beeinträchtigt wurde. Maßnahmen ergreifen: Logik überprüfen, PID-Parameter neu einstellen. 2.1.6 Probleme mit den Systemanschlüssen: In einem Kraftwerk mit 200 MW Heizleistung gab es nur einen Weg, über den die Signale zur elektrischen Anbindung an das DEH übertragen wurden. Während des normalen Betriebs des Kraftwerks traten Störungen an diesen Anschlüssen auf, wodurch der Dampfturbinenstopp ausgelöst wurde. Maßnahmen ergreifen: Verwenden Sie abgeschirmte Kommunikationskabel, erhöhen Sie die Anzahl der redundanten Signale und wenden Sie eine 3-zu-2-Logik an. 2.2 Beispiele für Störungen des DCS durch menschliche Faktoren: Störungen des DCS aufgrund von menschlichen Faktoren kommen im Produktionsprozess ebenfalls häufig vor. Dazu gehören fehlerhafte Handlungen durch das Personal, unzureichende Managementsysteme sowie das Nichtbefolgen der vorgeschriebenen Arbeitsabläufe. 2.2.1 Die Arbeitsschritte wurden nicht gemäß den Vorschriften durchgeführt: Bei dem DEH-System des Xinhua XDPS-Systems in einem Kraftwerk trat ein Defekt am #12DPU auf. Dieser wurde vor Ort ersetzt – dabei wurde ein Ersatz-DPU aus dem MEH-System des kleineren Kraftwerks verwendet. Nach dem Austausch des DPU wird lediglich der #32-Haupt-DPU auf die nicht geschriebene Elektronikfestplatte des #12-Ersatz-DPU kopiert. Im Grunde genommen wird damit nur sichergestellt, dass der Speicherinhalt des Ersatz-DPU mit dem des Haupt-DPU übereinstimmt. Der Inhalt der Elektronikfestplatte des #12-DPU bleibt weiterhin die Steuerlogik des MEH-Systems. Nach dem Abschalten des Systems zur Aschenentfernung wird der #12DPU nacheinander als Hauptsteuerung gestartet. Da seine Logik der MEH-Logik und nicht der DEH-Logik entspricht, kommt es zu Störungen in der Systemkommunikation, zu flackernden Anzeigen sowie zu Fehlern bei der Darstellung der Informationen. Dadurch kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle nicht bedient werden. Nach erneutem Stromzufuhr an #12DPU, Kopieren der Logik von #32DPU und Schreiben auf die Festplatte ist alles in Ordnung. (2) Bei dem HIACS-5000CM-Steuerungssystem einer Kraftwerksanlage musste eine Fern-I/O-Karte im Pumpenraum ausgetauscht werden. Dabei wurden die vorgesehenen Schritte für einen Online-Austausch nicht befolgt. Dadurch konnte die Karte nicht aktiviert und in den Betriebsmodus gebracht werden. Infolgedessen stimmte der Zustand der Anlagenteile nicht mit den Anzeigen im DCS-System überein, wodurch die Anlagen nicht gesteuert werden konnten. Nach Durchführung des Schritts zur Online-Austauschung funktioniert das System einwandfrei. 2.2.2 Fehlbedienung durch Personal (1) Während des Betriebs eines Kraftwerksgenerators führte eine fehlerhafte Bedienung der Relais im DCS-Relaisgehäuse durch das Personal dazu, dass der Lüfter ausgeschaltet wurde und das MFT des Kessels deaktiviert wurde. (2) Es trat ein Defekt bei einer DCS-Karte in einem Kraftwerk auf. Während des Austauschs der Karte führten Fehler bei der Überprüfung der Geräte und Karten sowie falsche Verbindungen dazu, dass die neu eingebaute Karte beschädigt wurde. 2.2.3 Unvollständiges Management-System (1) Das Management-System des DCS-Systems in einem Kraftwerk ist unvollständig; es gibt keine Vorschriften bezüglich der Software-Updates sowie der Erstellung von Backups. Der Operator der Nebenwasseraufbereitungsanlage POK1 führte nach dem Upgrade und Patching keine Backups durch. Der Festplattenspeicher der Bedienerstation ist defekt. Nach der Wiederherstellung des Systems führt die geringe Softwareversion dazu, dass die Kommunikation mit dem Netzwerk gestört ist und die Daten nicht aktualisiert werden. (2) Die Verwaltung der Bedienerstationen in einem Kraftwerk war unzureichend. Die USB-Anschlüsse sowie die CD-Laufwerke, die sich in den Steuerungsräumen befanden, waren nicht ordnungsgemäß abgeschlossen. Einige Mitarbeiter nutzten während der Nachtschichten die Bedienerstationen, um Spiele zu spielen oder Filme anzusehen – dadurch kam es dazu, dass die Bedienerstationen abstürzten. 2.3 Fälle von DCS-Ausfällen aufgrund externer Umweltfaktoren Im Vergleich zu den ersten beiden Problemkategorien sind die Fälle von DCS-Ausfällen aufgrund externer Umweltfaktoren relativ selten. Dennoch treten sie im laufenden Produktionsprozess gelegentlich auf. (1) Die Lüftungsöffnung im Raum mit den Elektronikgeräten des Kraftwerks befindet sich direkt über dem DPU-Gehäuse. Aus konstruktiven und anderen Gründen gelangt während des Betriebs des Kraftwerks das Löschwasser durch die Lüftungsöffnungen in die DCS-Gehäuse. Dadurch werden Geräte wie der DPU sowie Server beschädigt, wodurch das Kraftwerk stillgelegt werden muss. (2) In dem Remote-IO-Schrank eines Kraftwerk-Pumpenhauses führte ein undichter Bodenverschluss dazu, dass Mäuse im Winter eindringen konnten. Sie bauten ihre Nester in den höher gelegenen Bereichen des Schranks, wodurch letztendlich die Verbindung zum Netzwerk unterbrochen wurde. (3) Die Abgeschlossenheit der Elektronikräume in einem Kraftwerk ist schlecht; in den Kartenhalterungen sowie im DPU sammelt sich stark Staub an, wodurch es zu wiederholten Störungen kam. Nach der Umsetzung von Maßnahmen wie einer verbesserten elektronischen Abschirmung und dem Einbau von Klimaanlagen konnten Fehler wie Blockaden sowie Probleme mit dem DPU weitgehend beseitigt werden. Anhand der vielen oben genannten Fehlerbeispiele wird deutlich, dass zur Verringerung der Fehlerhäufigkeit im DCS-System eine umfassende Betreuung des Steuerungssystems erforderlich ist – von der Auswahl und Konzeption über den Betrieb bis hin zur Wartung. 3 Maßnahmen zur Fehlerprävention und Wartung von DCS 3.1 Auswahl, Konstruktion und Justierung des DCS 3.1.1 Egal ob es sich um einen neu errichteten Anlagenteil oder um eine aufgerüstete DCS handelt – bei der Konfiguration des Systems sowie der Controller müssen die Aspekte Zuverlässigkeit und Belastungsfähigkeit (einschließlich Redundanz) berücksichtigt werden. Die Belastungsrate des Kommunikationsbusses muss in einem angemessenen Bereich gehalten werden. Die Belastungsrate der Controller sollte möglichst gleichmäßig sein, um Probleme durch hohe Belastungen zu vermeiden – Probleme, die durch große Skaleneinsätze und mangelnde finanzielle Ressourcen entstehen können und die den sicheren Betrieb des Systems beeinträchtigen. 3.1.2 Die Verteilung der Systemsteuerlogik sollte nicht zu stark auf einem einzigen Controller konzentriert werden; der Hauptcontroller sollte in einer redundanten Konfiguration angeordnet sein. 3.1.3 Die Stromversorgung muss vernünftig und zuverlässig gestaltet sein. Erstens muss auf die Lastrate bei der Stromversorgungsplanung hingewiesen werden ； Zweitens muss auf die redundante Ausstattung mit Stromquellen hingewiesen werden, wobei gleichzeitig die Unabhängigkeit der beiden Stromquellen gewährleistet werden muss. 3.1.4 Es ist wichtig, auf Maßnahmen zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit der Schnittstellen des DCS-Systems zu achten. Es wird auf die Redundanz wichtiger Schnittstellen sowie auf die Auswahl der Schnittstellermethoden geachtet, wobei vor allem Zuverlässigkeit und Echtzeitfähigkeit im Vordergrund stehen. 3.1.5 Bei der Erdung von DCS-Systemen muss unbedingt den Vorgaben des Herstellers Folge geleistet werden, um zu vermeiden, dass Probleme mit der Erdung zu umfangreichen Störungen im System führen. Es sollte Wert auf die Störfestigkeit des Systems sowie auf seine Fähigkeiten zur Selbstdiagnose und Selbstreparatur gelegt werden. Bei den I/O-Kanälen sollten Isoliermaßnahmen berücksichtigt werden. Auch die Qualität der Kabel sowie das Schirmungsproblem müssen größte Aufmerksamkeit erhalten; für wichtige Signale und Steuerungen sollten spezielle, computergerechte geschirmte Kabel verwendet werden. 3.1.6 Es muss gründlich berücksichtigt werden, inwieweit die Haupt- und Hilfseinrichtungen steuerbar sind. Je nach Betriebeigenschaften der Anlagen sowie den Anforderungen an das Handeln bei Notfällen müssen Bediengeräte sowie zusätzliche manuelle Steuereinrichtungen bereitgestellt werden. Die Konfiguration der Notstopp-Tasten für den Stillstand des Ofens sollte über einen separaten Bedienkreis erfolgen, der vom DCS unabhängig ist. Gleichzeitig darf man nicht blind einer „Einfachheit“ der Mensch-Maschine-Schnittstelle nachjagen; die Systemkonfiguration muss in erster Linie den Anforderungen an eine sichere Produktion gerecht werden. Spezielle, sicherheitsrelevante Notfallmaßnahmen können nicht vollständig auf einem intakten DCS beruhen. 3.1.7 Bei der Konzeption und Ausstattung der Steuergeräte sowie Ventile und anderer Peripheriegeräte, die für die Sicherheit der Anlage von Bedeutung sind, muss sichergestellt werden, dass diese wichtigen Geräte im Falle eines Stromausfalls, eines Druckverlusts, eines Signalverlusts oder eines Ausfalls des DCS-Systems in eine sichere Richtung agieren können oder zumindest an ihrem Platz bleiben. 3.1.8 Für Schutzsysteme sollte eine mehrfache Signalaufnahme verwendet werden, und die Sperrbedingungen sollten sinnvoll genutzt werden, damit die Signalkreise über eine logische Entscheidungsfähigkeit verfügen. 3.1.9 Während der Erprobung werden gemäß dem Erprobungsplan und den spezifischen Vorgehensweisen alle Logiken, Schaltkreise sowie Betriebsbedingungen getestet. 3.2 Betrieb, Start/Stop und Wartung des DCS 3.2.1 Vorbereitungen für die Wartung Um die Wartung des DCS-Systems ordnungsgemäß durchzuführen, sind insbesondere folgende Schritte notwendig: (1) Die Wartungspersonal muss die allgemeine Konzeption des Systems kennen. Kenntnisse der Struktur und Funktionsweise von DCS-Systemen, Verständnis für die Hardwarekomponenten des Systems sowie Kenntnis des normalen und abnormalen Betriebszustands der einzelnen Komponenten wie Controller, IO-Karten und Stromversorgung. Beherrschung der DCS-Konfigurationssoftware. (2) Systembackup: Dazu gehören das Betriebssystem, Treiber, das Bootmedium, die Steuerungssoftware, das Lizenzmedium sowie die Datenbank zur Steuerungskonfiguration. Dabei müssen die Daten der Steuerungskonfiguration aktuell und vollständig sein. Um dem Nachteil der schnellen Abnutzung von CDs im praktischen Gebrauch entgegenzuwirken, sollte man darauf achten, regelmäßig Backups anzufertigen. Zudem sollten Festplatten, USB-Sticks und andere Speichermedien genutzt werden, um sicherzustellen, dass alle Softwaredateien gesichert sind. (3) Hardware-Reserven: Für empfindliche Komponenten mit kurzer Nutzungsdauer sowie für wichtige Komponenten wie Tastaturen, Mäuse, I/O-Module, Stromquellen und Kommunikationskarten sollte entsprechend den tatsächlichen Bedingungen eine angemessene Anzahl an Ersatzteilen bereitgehalten werden. Es sollten mindestens 1 Ersatzteil jeder Art vorhanden sein. Die Ersatzteile sollten gemäß den Vorgaben des Herstellers aufbewahrt werden. Wenn möglich, sollten die Ersatzteile überprüft werden, um den Zustand der jeweiligen Komponenten genau zu kennen. (4) Ordnen Sie den Umfang und Zeitplan der Nachverkaufsserviceleistungen für die verschiedenen Produkte, erstellen Sie ein Adressverzeichnis der technischen Support-Mitarbeiter der Hersteller von Hardware sowie der Systementwicklungsunternehmen, und nutzen Sie dabei optimal den technischen Support der DCS-Lieferanten sowie der Systementwicklungsunternehmen. 3.2.2 Die tägliche Wartung des Systems ist die Grundlage für einen stabilen und effizienten Betrieb des DCS-Systems. Zu den wichtigsten Wartungsarbeiten gehören: (1) Die Verbesserung der Verwaltungsregeln für das DCS-System gemäß den 25 Anforderungen an Maßnahmen zur Fehlervermeidung sowie den Vorschriften in den Dokumenten wie DL/T774. (2) Sicherstellung einer guten Abdichtung zwischen den elektronischen Geräten, um das Eindringen kleiner Tiere zu verhindern und die negativen Auswirkungen von Staub auf den Betrieb der Komponenten sowie auf die Kühlung zu verringern. Zudem sollen Temperatur und Feuchtigkeit den Vorgaben des Herstellers entsprechen, um Kondenswasserbildung in den Systemgeräten durch plötzliche Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen zu vermeiden. Es kann in Erwägung gezogen werden, die Signale der Umgebungstemperatur zwischen den DCS-Einheiten in den CRT einzubringen, wobei auch Alarme aktiviert werden können. (3) Überprüfen Sie täglich, ob die Lüfter in den verschiedenen Schränken des Systems ordnungsgemäß funktionieren und ob es in den Luftröhren keine Verstopfungen gibt. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Geräte im System langfristig zuverlässig arbeiten können. (4) Es muss sichergestellt werden, dass die Stromversorgung des Systems von hoher Qualität ist und dass es zwei zuverlässige Stromquellen gibt. Sollte eine der Stromquellen ausfallen, muss ein Alarm ausgelöst werden. (5) In elektronischen Geräten ist der Einsatz von drahtlosen Kommunikationsmitteln verboten, um Störungen durch elektromagnetische Felder zu vermeiden. Ebenso sollen bewegliche Bedienstationen und Monitore vermieden werden, damit die Anschlusskabel sowie Kommunikationskabel der Geräte nicht beschädigt werden. (6) Es muss eine Regelung für die Verwaltung der Software sowie der Anwendungen im DCS-System geben. Jede Änderung, Aktualisierung oder Erweiterung der Software muss durch eine Genehmigung sowie unter der Aufsicht eines zuständigen Personen erfolgen. Der Einsatz von nicht lizenziertem Software ist strengstens verboten, ebenso wie die Installation von Software, die nichts mit dem System zu tun hat. Es muss außerdem dafür gesorgt werden, dass die USB-Anschlüsse sowie die CD-Laufwerke des Rechners ordnungsgemäß abgeschirmt werden. (7) Es müssen die PID-Parameter der einzelnen Steuerkreise sowie Systemdaten wie die Reaktionsweise der Regler aufgezeichnet werden. (8) Überprüfen Sie, ob die Hardware wie der Kontrollrechner, der Monitor, die Maus und die Tastatur in Ordnung sind, sowie ob die Echtzeitüberwachung ordnungsgemäß funktioniert. Prüfen Sie den Fehlerdiagnosebildschirm, ob es Fehlermeldungen gibt. (9) Die Einschaltung der DCS-Geräte – einschließlich DPU und Mensch-Maschine-Schnittstellenstationen – muss in einer bestimmten Reihenfolge erfolgen. Nachdem bei jedem Gerät festgestellt wurde, dass es ordnungsgemäß funktioniert, kann mit der Einschaltung des nächsten Geräts begonnen werden. So werden ungewöhnliche Probleme vermieden, die schwer zu analysieren wären. Nach dem Einschalten dürfen die Kommunikationsanschlüsse nicht mit leitfähigen Elementen wie Schränken in Berührung kommen. Auch die als Redundanz dienenden Kommunikationsleitungen sowie -anschlüsse dürfen nicht miteinander in Berührung kommen, um eine Beschädigung der Kommunikationskarte zu vermeiden. (10) Regelmäßig werden die Kommunikationslasten des Hauptsystems DCS sowie aller damit verbundenen Systeme online überprüft. Überprüfen Sie den Zustand der redundanten Master- und Slave-Geräte. Wenn die Bedingungen es zulassen, sollte eine Umstellung zwischen den Master- und Slave-Geräten regelmäßig erfolgen. Zudem sollten die Gründe für eine automatische Umstellung der Geräte untersucht und analysiert werden. (11) Verbesserung der Lesbarkeit der Konfiguration: Wichtigen Konfigurationsseiten wurden chinesische Beschreibungen hinzugefügt ； Erstellung detaillierter logischer Beschreibungen, die mit der Programmierung und Konfiguration der wichtigen Schutzsysteme übereinstimmen ； Erstellen Sie Testbedienkarten und stellen Sie sicher, dass sie stets aktualisiert werden. Regeln die Konfiguration des DCS – während des Betriebs der Anlage sollten möglichst keine umfangreichen Konfigurationsänderungen vorgenommen werden. Bei der Konfiguration muss sorgfältig vorgegangen werden, und es müssen angemessene technische sowie Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden, um einen sicheren und stabilen Betrieb des DCS sowie der Anlage zu gewährleisten. (12) Alle Mensch-Maschine-Schnittstellen sollten regelmäßig einzeln neu gestartet werden – empfehlenswert ist ein Zeitraum von etwa 2 bis 3 Monaten – um die durch den langfristigen Betrieb des Computers entstehenden Fehler zu beseitigen. 3.2.3 Während der Stilllegung zur Wartung der Anlage muss das DCS-System gründlich gewartet werden. Dazu gehören insbesondere: (1) Die Wiederherstellung der Funktionen der DPU-, CPU-Einheiten sowie der Bediener- und Datenschnittstellen des DCS-Systems – und zwar während der Zeit, in der die Anlage stillgelegt ist ； Ursprüngliche I/O-Points in der Konfiguration werden entfernt, um die Konfiguration zu optimieren. (2) Tests zur Systemredundanz: Es werden Tests zur Redundanz von Stromquellen, Servern, Controllern sowie Kommunikationsnetzwerken durchgeführt. Achten Sie darauf, während des Ausfalls des Systems zu beobachten, ob beim Ausfall der einzelnen Geräte der Wechsel zwischen Haupt- und Hilfsgeräten sowie das Netzwerk und die Mensch-Maschine-Schnittstellen ordnungsgemäß funktionieren ； Nach der Wiederinbetriebnahme des Systems werden die einzelnen Geräte auf ihre Funktionalität getestet. (3) Entfernung von Staub im System: Wenn das System stillsteht, wird das gesamte System gereinigt – dabei werden auch der Staub in den Komponenten wie dem Inneren des Computers, den Gehäusen der Steuerungseinheiten, den Stromversorgungskästen, den Lüftern sowie den Filtern in den Schränken beseitigt. (4) Wartung der Systemstromversorgungsleitungen, Durchführung von Leistungsprüfungen an der UPS sowie Ausführung von Entladevorgängen. Achten Sie gleichzeitig darauf, den Ladezustand der CMOS-Batterie der DPU-Hauptplatine zu überprüfen und diese regelmäßig auszutauschen, um ein Verlust der CMOS-Daten aufgrund der Batterie zu verhindern. (5) Wartung des Erdungs Systems. Dazu gehören die Prüfung der Kontakte sowie der Widerstand gegenüber Masse. (6) Wartung der Vor-Ort-Ausrüstung erfolgt gemäß den Wartungsrichtlinien und unter Berücksichtigung der entsprechenden Bedienungsanleitungen der Ausrüstung. (7) Überprüfen Sie die Schnittstellen des DCS-Systems sowie anderer Systeme. Bei wichtigen Signalen sollte eine Redundanz gewährleistet werden. Die Kommunikation mit anderen Systemen erfolgt je nach Situation entweder in einseitiger Richtung oder unter Verwendung von Firewalls. (8) Einschalten des Systems: Nach einer umfassenden Wartung des Systems darf das System nur eingeschaltet werden, wenn der Verantwortliche für die Wartung bestätigt, dass alle Voraussetzungen erfüllt sind. Und es müssen strikt die Schritte zur Einschaltung befolgt werden. 3.2.4 Das System zur Fehlerbehebung und Wartung soll nach einem Ausfall eine passive Wartung durchführen. Dazu gehören insbesondere die folgenden Aufgaben: (1) Im Alltagstrieb müssen die 25 Richtlinien zur Prävention von Fehlern strikt eingehalten werden. Es müssen alle möglichen Störungen berücksichtigt werden – einschließlich eines Absturzes des DPU (CPU) oder eines Zusammenbruchs der Netzwerkverbindungen. Notfallmaßnahmen, Sicherheitsmaßnahmen sowie technische Maßnahmen müssen in Schriftform festgehalten werden, um einen sicheren Betrieb der Anlage zu gewährleisten. (2) Die Behebung von DCS-Fehlern erfolgt gemäß den Anweisungen im Anwendungshandbuch des Herstellers. Vor dem Austausch muss sichergestellt werden, dass das Modell sowie die Adresse der zu ersetzenden Karte (es muss sichergestellt werden, dass diese nicht mit den Adressen anderer Geräte kollidieren) sowie die Jumper in Ordnung sind und dass das Verfahren zum Online-Austausch strikt befolgt wird. (3) Bei der passiven Wartung von Störungen muss ebenfalls das Arbeitsanweisungssystem streng eingehalten werden, um überstürzte Reparaturmaßnahmen zu vermeiden. Es sollte eine detaillierte Analyse unter Berücksichtigung der konkreten Merkmale der Störung durchgeführt werden. Anhand der Selbstdiagnose-Alarmanzeigen des DCS-Systems sowie der Beurteilung der Fehlererscheinungen wird der Fehlerort ermittelt, und die Reparaturergebnisse werden durch Beseitigung der Alarmanzeigen überprüft. Zum Beispiel kann ein schlechter Kontakt der Kommunikationsstecker zu Kommunikationsstörungen führen. Nachdem festgestellt wurde, dass der Kontakt des Kommunikationssteckers schlecht ist, sollte mit geeigneten Werkzeugen der Stecker neu angeschlossen werden ； Bei beschädigten Kommunikationsleitungen sollte umgehend ein Ersatz hergestellt werden. Wenn das Fehlerlicht einer Karte blinkt oder alle Daten auf der Karte bei Null liegen, können die Ursachen darin liegen, dass die Konfigurationsinformationen fehlerhaft sind, die Karte sich im Reservezustand befindet und die redundanten Anschlüsse nicht verbunden sind, die Karte selbst defekt ist oder für diesen Slot keine Konfigurationsinformationen vorhanden sind. Wenn ein bestimmter Produktionszustand abnormal ist oder ein Alarm ausgelöst wird, kann man zunächst das Instrument finden, das diesen Zustand anzeigt. Anschließend kann man entlang der Richtung, in der die Signale weitergeleitet werden, mit den Geräten nacheinander überprüfen, ob die Signale korrekt sind, bis der Fehler gefunden wird. (4) Bei der Reparatur von Störungen an den Vor-Ort-Ausrüstungen muss ein Arbeitsauftrag ausgestellt werden, und es müssen notwendige Maßnahmen zur Aktivierung sowie Trennung des DCS eingeleitet werden. Bei der Wartung der Ventile sollte ein Umleitungsventil verwendet werden. Nach Abschluss der Wartungsarbeiten ist es notwendig, die Mitarbeiter im Zentralkontrollraum umgehend zu informieren, damit sie eine Überprüfung durchführen können. Die Bediener müssen den automatischen Betriebsmodus in den manuellen Modus umschalten. (5) Bei größeren Hardwarefehlern, Fehlern mit unbekannter Ursache oder Fehlern, die über die technischen Fähigkeiten des eigenen Wartungspersonals hinausgehen, müssen neben der sofortigen Ersetzung der betroffenen Komponenten umgehend Kontakt mit dem Hersteller aufgenommen werden. Die spezialisierten Techniker des Herstellers können dann den Fehler weiterhin prüfen und beseitigen. 4 Schlussbemerkung: DCS muss in allen Phasen – von der Planung über den Bau bis hin zur Inbetriebnahme und dem Betrieb – umfassend verwaltet werden. Als Systemwartungsmitarbeiter sollten geeignete, wissenschaftlich fundierte und praktikable Strategien sowie Methoden für die Wartung entwickeln. Dabei sollte eine enge Abstimmung zwischen präventiver Wartung und täglicher Wartung gewährleistet werden. Die Wartung sollte systematisch, geplant und regelmäßig durchgeführt werden. Bei auftretenden Störungen im Betrieb müssen diese individuell analysiert werden. Um Ausfälle des DCS zu verringern, ist es entscheidend, Prävention in den Vordergrund zu stellen und sicherzustellen, dass das System unter den erforderlichen Bedingungen langfristig einwandfrei funktioniert.