關于DCS集散控制系統(tǒng)的故障原因及運行管理的探討

曾友生

（哈爾濱金山實業(yè)集團有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

DCS為DistributedControlSystem的英文縮寫，即集散控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)是70年代中期發(fā)展起來的以微處理機為基礎的集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的計算機綜合控制系統(tǒng)。目前，它已成為工業(yè)過程控制的主流，成為計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)或計算機集成作業(yè)系統(tǒng)(CIPS)中的主角。DCS由于它的可靠性、靈活性、人機交互的友好性、網(wǎng)絡通信的方便性等優(yōu)點，已受到工程操作人員的歡迎和企業(yè)界領導層的青睞。盡管DCS的價格比較昂貴，且全部功能對DCS來說還遠未發(fā)揮，然而國內(nèi)大中型企業(yè)用DCS來更換常規(guī)儀表，已成為一種潮流和趨勢。

1 DCS集散控制系統(tǒng)的特點

1.1 DCS雖然品種繁多，但都是由操作站、控制站和數(shù)據(jù)通信總線等構(gòu)成的。用戶可依據(jù)自己被控系統(tǒng)的大小和需要，選用或配制不同類型、不同功能及不同規(guī)模的集散控制系統(tǒng)。

1.2 DCS都采用分布式結(jié)構(gòu)形式，控制和故障相對分散，從根本上提高系統(tǒng)長期連續(xù)運行的能力和抗故障能力。

1.3 通過高速數(shù)據(jù)通信總線把檢測、操作、監(jiān)視、管理等部份有機地連接成一個整體，可以進行集中顯示和操作，從而使系統(tǒng)組態(tài)和操作更為方便，且大大提高了排除系統(tǒng)故障及調(diào)整操作的速度。

1.4 DCS的處理器、內(nèi)部總線、電源、控制用輸入／輸出插件等均采用雙重配置，系統(tǒng)內(nèi)部有很強的自診斷功能。在DCS的現(xiàn)場接口、各級的人機接VI及各級控制器都采用了冗余技術，對某些重要的控制回路還采用手動作為自動的備用，因而提高了系統(tǒng)的可靠性。這對要求長期不問斷正常工作的過程控制系統(tǒng)來說是十分重要的。

2 DCS集散控制系統(tǒng)的故障原因及處理

2.1 查看監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)

經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)長時間不變，且?guī)讉€數(shù)據(jù)或所有數(shù)據(jù)都不變；控制分組畫面中。手動自動無法切換，或手動輸入數(shù)據(jù)后.一經(jīng)確認，又恢復為原來的數(shù)據(jù)，修改不過來；趨勢圖畫面中，兒條趨勢都為直線不變；監(jiān)控畫面中.多個數(shù)據(jù)同時波動較大。判斷波動數(shù)據(jù)是否為工藝上相關參數(shù)，若是相關參數(shù)則通知儀表及微機人員檢查?？词欠衲痴{(diào)節(jié)系統(tǒng)波動引起相關參數(shù)變化，同時將相關調(diào)節(jié)系統(tǒng)打到手動狀態(tài)，必要時到現(xiàn)場進行調(diào)節(jié)。這種情況是由于幾個相關參數(shù)中某一參數(shù)波動引起其他參數(shù)變化，并不是控制系統(tǒng)本身故障。若波動數(shù)據(jù)工藝上彼此并無直接影響. 則可能為微機某卡件發(fā)生故障，立即將相關自調(diào)系統(tǒng)打到手動調(diào)節(jié)，必要時到現(xiàn)場進行調(diào)節(jié)，同時，通知微機及儀表人員檢查。

2.2 查看操作站工作情況

當發(fā)現(xiàn)某個操作站死機。監(jiān)控畫面數(shù)據(jù)不刷新，調(diào)節(jié)畫面不起作用，查看右上方系統(tǒng)報警指示燈是否正常，并檢查其他操作站是否工作正常.若正常，則僅該操作站有問題。通知微機維修人員修理。若其他操作站數(shù)據(jù)也不變。則為系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，立即通知維修人員檢查網(wǎng)絡設備的運行情況，進行修復。

2.3 觀察操作站的斷電情況

若部分操作站突然無顯示，則說明UPS或市電斷電，立即通知微機維修工進行維修。若有電的操作站可正常監(jiān)控，此時不會影響控制系統(tǒng)的正常調(diào)節(jié)。

2.4 注意控制站全部斷電的情況

電源故障問題較多，保險配置不合理，備用電源不能自投，電源波動引起保護誤動及接插頭接觸不良易造成無電源。針對電源故障處理相對比較容易。首先，認真核對保險的配置及容量，真正起到保險的作用；其次，UPS的配備很重要。它可以在電源波動時也能保證系統(tǒng)正常供電，而且要考慮冗余和備用問題。由于所有控制站設備均為雙路供電。一路UPS.一路市電，所以這種情況的發(fā)生幾率很小。當控制站全部斷電后，監(jiān)控畫面上兩個系統(tǒng)報警紅燈亮，通訊中斷，數(shù)據(jù)全部不刷新，所有自詞系統(tǒng)完全失控，調(diào)節(jié)閥將恢復到初始狀態(tài).氣開閥全關，氣關閥全開。此時.應立即緊急處理或停車。同時到現(xiàn)場進行操作。

2.5 過程通道故障

過程通道故障出現(xiàn)最的多的是I／O卡故障：I／O卡故障一般的判斷與處理，通過系統(tǒng)診斷，更換通道或通過更換備用件處理，至于其內(nèi)部元件老化或是其他原因造成的損壞。一般熱控制人員不好判斷。I／O卡的檢修一般是由廠家處理，目前的熱控檢修人員的手段還不能達到像檢修常規(guī)儀表那樣檢修。而且生產(chǎn)廠家的I／0卡件已制造成一體化的趨勢，這樣只能購買備件。好在這類故障只是在調(diào)試階段出現(xiàn)較多。正常運行中出現(xiàn)幾率很低。一次元件或控制設備出現(xiàn)故障有時不能直接被操作員發(fā)現(xiàn)，只有異?；驁缶蟛磐ㄖ獰峥厝藛T處理。這樣對檢修人員和運行人員的素質(zhì)要求就要提高，運行人員要詳細介紹故障前后的狀態(tài)便于熱控檢修人員能夠快速、準確地處理缺陷。減少故障的擴大化，另外許多DCS廠家在產(chǎn)品宣傳上都支持卡件熱撥，做為控制人員，在運行中更換卡件時一定要做好安全防護措施否則會引起系統(tǒng)變化或負荷變化，尤其數(shù)字量卡件。

現(xiàn)階段我們還未形成完善的故障診斷專家系統(tǒng)，但機器的故障隨時會出現(xiàn)，現(xiàn)場的技術人員還是有一些問題解決不了。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，DCS的遠程診斷和維護也是一種非?？尚械姆椒ā．擠CS出現(xiàn)故障時，DCS用戶需要得到DCS廠家維護專家的技術支持與幫助，特別是DCS供應商的技術支持。如果企業(yè)用戶的DCS在需要時能夠立刻與DCS供應商的用戶技術支持部門的計算機系統(tǒng)連接起來，由DCS供應商系統(tǒng)技術專家對該DCS進行遠程診斷和維護，這在DCS的故障診斷專家系統(tǒng)未成熟之前有著相當重要的意義?？傊珼CS的故障診斷還有待于我們進一步完善、豐富和發(fā)展。

3 DCS集散控制系統(tǒng)的運行管理

DCS集散控制系統(tǒng)的運行管理是指系統(tǒng)的巡檢。熱工保護的投退，DCS軟硬件的監(jiān)督管理。

3.1 軟件的備份管理，應用軟件(數(shù)據(jù)庫)應及時備份，對極小的改動可做記錄；對數(shù)據(jù)庫的修改同時要保存到工程師站，還應保存到軟盤或其他硬盤上。但注意備份磁盤不應超期使用，以防數(shù)據(jù)丟失。

3.2 軟件檢查與功能試驗。應按照計算機設備的通用方法檢查。主要是檢查各級權限的設置；嚴禁使用非DCS軟件；嚴禁未授權人員進行組態(tài)。

3.3 熱工保護的投退應嚴格執(zhí)行工作票制度。檢修某一運行設備時.要采取正確隔離措施，以防發(fā)生相關設備的聯(lián)反應。針對以上常見故障，為了避免故障的發(fā)生和減少發(fā)生的次數(shù)，應制定嚴格的檢修、維護和定期檢查制度，認真填寫DCS設備巡視檢查卡。對各種小缺陷及時發(fā)現(xiàn)及時處理。DCS發(fā)生故障時，操作工應掌握一定的判別方法，及早發(fā)現(xiàn)問題，進行適當處理，可以避免或者減少對工藝控制的影響。

結(jié)束語。總之，鑒于作者有限的知識和實踐，我們認為在過程控制中DCS本身的可靠性是非常好的，現(xiàn)場出現(xiàn)的多數(shù)故障是因為操作不當或由于環(huán)境因素而導致發(fā)生。即使我們有世界上最先進的故障診斷系統(tǒng)，在生產(chǎn)實際中也不可避免地有故障的產(chǎn)生和設備的損失，所以我們應該加強日常維護，防范故障的發(fā)生。我們必須加強以下管理措施：加強DCS的環(huán)境和操作管理；加強防靜電措施和良好的屏蔽措施，控制室要加強防雷措施并應該有安全可靠的接地系統(tǒng)。只有嚴格管理和積極采取有效的預防措施，加上先進的故障診斷與處理方法，才能保證DCS安全可靠。

[1]蒼洪途,任麗茹.電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)的研究.阿城電器股份有限公司；阿城電器股份有限公司；黑龍江阿城【期刊】吉林電力，2005-02-28.