關于DCS集散控制系統的故障原因及運行管理的探討

曾友生

（哈爾濱金山實業集團有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

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

1 DCS集散控制系統的特點

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

1.2 DCS都采用分布式結構形式，控制和故障相對分散，從根本上提高系統長期連續運行的能力和抗故障能力。

1.3 通過高速數據通信總線把檢測、操作、監視、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，從而使系統組態和操作更為方便，且大大提高了排除系統故障及調整操作的速度。

1.4 DCS的處理器、內部總線、電源、控制用輸入／輸出插件等均采用雙重配置，系統內部有很強的自診斷功能。在DCS的現場接口、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，因而提高了系統的可靠性。這對要求長期不問斷正常工作的過程控制系統來說是十分重要的。

2 DCS集散控制系統的故障原因及處理

2.1 查看監控畫面的數據

經常變化的數據長時間不變，且幾個數據或所有數據都不變；控制分組畫面中。手動自動無法切換，或手動輸入數據后.一經確認，又恢復為原來的數據，修改不過來；趨勢圖畫面中，兒條趨勢都為直線不變；監控畫面中.多個數據同時波動較大。判斷波動數據是否為工藝上相關參數，若是相關參數則通知儀表及微機人員檢查。看是否某調節系統波動引起相關參數變化，同時將相關調節系統打到手動狀態，必要時到現場進行調節。這種情況是由于幾個相關參數中某一參數波動引起其他參數變化，并不是控制系統本身故障。若波動數據工藝上彼此并無直接影響. 則可能為微機某卡件發生故障，立即將相關自調系統打到手動調節，必要時到現場進行調節，同時，通知微機及儀表人員檢查。

2.2 查看操作站工作情況

當發現某個操作站死機。監控畫面數據不刷新，調節畫面不起作用，查看右上方系統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。若其他操作站數據也不變。則為系統通訊網絡出現故障，立即通知維修人員檢查網絡設備的運行情況，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控，此時不會影響控制系統的正常調節。

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，所以這種情況的發生幾率很小。當控制站全部斷電后，監控畫面上兩個系統報警紅燈亮，通訊中斷，數據全部不刷新，所有自詞系統完全失控，調節閥將恢復到初始狀態.氣開閥全關，氣關閥全開。此時.應立即緊急處理或停車。同時到現場進行操作。

2.5 過程通道故障

過程通道故障出現最的多的是I／O卡故障：I／O卡故障一般的判斷與處理，通過系統診斷，更換通道或通過更換備用件處理，至于其內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儀表那樣檢修。而且生產廠家的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試階段出現較多。正常運行中出現幾率很低。一次元件或控制設備出現故障有時不能直接被操作員發現，只有異常或報警后才通知熱控人員處理。這樣對檢修人員和運行人員的素質要求就要提高，運行人員要詳細介紹故障前后的狀態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變化或負荷變化，尤其數字量卡件。

現階段我們還未形成完善的故障診斷專家系統，但機器的故障隨時會出現，現場的技術人員還是有一些問題解決不了。隨著網絡技術的發展，DCS的遠程診斷和維護也是一種非常可行的方法。當DCS出現故障時，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連接起來，由DCS供應商系統技術專家對該DCS進行遠程診斷和維護，這在DCS的故障診斷專家系統未成熟之前有著相當重要的意義。總之，DCS的故障診斷還有待于我們進一步完善、豐富和發展。

3 DCS集散控制系統的運行管理

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

3.1 軟件的備份管理，應用軟件(數據庫)應及時備份，對極小的改動可做記錄；對數據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，以防數據丟失。

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。

3.3 熱工保護的投退應嚴格執行工作票制度。檢修某一運行設備時.要采取正確隔離措施，以防發生相關設備的聯反應。針對以上常見故障，為了避免故障的發生和減少發生的次數，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現及時處理。DCS發生故障時，操作工應掌握一定的判別方法，及早發現問題，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，現場出現的多數故障是因為操作不當或由于環境因素而導致發生。即使我們有世界上最先進的故障診斷系統，在生產實際中也不可避免地有故障的產生和設備的損失，所以我們應該加強日常維護，防范故障的發生。我們必須加強以下管理措施：加強DCS的環境和操作管理；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。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.電網繼電保護綜合自動化系統的研究.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.