煙草企業DCS系統可靠性之探討

摘要：隨著我國煙草企業的快速發展和自動控制系統的不斷改造升級，DCS系統在現代煙草工業企業中的應用越來越普及。DCS控制系統的主要作用是對企業生產線進行過程控制、過程監控以及管理和決策。在實際生產中，DCS系統的可靠性必須足夠高，才能保證工廠的安全生產。針對這一問題，本文從可靠性的概念、提高DCS系統可靠性措施等方面進行了簡單論述。

關鍵詞：DCS 可靠性 措施

一、DCS系統及其特點

分散控制系統英文編寫為DCS，它是自動化技術和計算機技術發展的結果，其綜合了Computer(計算機)、Communication(通訊) 、CRT（顯示）和Control（控制）等4C技術，其基本思想是集中操作、分散控制、分級管理、配置靈活、組態方便[1]。

DCS具有較高的靈活性和擴展性，具有先進的過程監控畫面(流程圖畫面、分組控制畫面、實時趨勢和歷史趨勢畫面、報警畫面等)，具有各種控制功能、運算功能，能實現工藝參數趨勢預測、數據歸檔顯示和各種報警功能[1]。從而實現對整個工藝生產全過程的集中監視、分散控制和管理決策，同時，DCS的各種插卡能夠帶電插拔、更換，這些特點是常規儀表所不具備的或需要經過復雜的組合才能實現。因此，DCS的在我國煙草企業中的應用十分廣泛，其可靠性問題非常值得關注。

二、可靠性

可靠性是指元件、產品、系統在一定時間內、在一定條件下無故障地執行指定功能的能力或可能性[2]。可靠性包含了耐久性、可維修性、設計可靠性三大要素。可靠性技術的研究內容大致可分為可靠性設計，可靠性分析，可靠性測試和可靠性管理四個方面。可靠性設計旨在按照一定的技術要求，設計和制造出可靠性高，不易損壞的產品或系統；可靠性分析是指通過對有關數據的收集、分析和計算得出一些關于可靠性問題的評價和結論；可靠性試驗是驗證系統可靠性是否達到規定指標的手段，可以暴露出系統設計可能存在的問題；可靠性管理著眼于從管理方面提高整個系統的可靠性 [2]。

三、煙草企業DCS系統中的可靠性措施

煙草企業生產過程復雜，加之現代的煙草加工設備基本上都是進口貨，設備昂貴、生產速度快、精度高、控制復雜，對DCS系統的可靠性要求就更高，根據對可靠性的分析理解，結合分析紅塔集團大理卷煙廠的多套DCS系統幾年來的運行數據和記錄，以及借鑒其它煙草企業的管理經驗，就如何提高煙草企業DCS系統可靠性進行簡單的論述。

DCS系統選型

DCS系統的選型直接關系到整套系統的合理性、適用性和安全性，是提高DCS系統運行可靠性的基礎，選型時應考慮以下幾個方面：

1、系統專長（工藝側重點）：理論上DCS是可以用于不同的生產過程，實際中DCS廠家往往只對某一領域比較專長，如HoneywellTDC3000、橫河CS1000系統主要用于石化行業，BAILEY公司N90、西屋WDPFII主要用于電力系統……根據企業生產工藝特點（閉環或開環控制多，模擬量或數字量控制多等）選取最合適的DCS系統，可大大提高系統的可靠性。

2、硬件質量：DCS系統的硬件必須有高可靠性， 通訊模塊、控制模塊（PLC）、I/O模塊等的生產工藝必須是采用了成熟技術，另外控制器的運算和存儲能力要足夠，I/O卡件的抗干擾能力要好。

3、冗余技術： DCS系統控制器、網絡通訊等必須冗余，且各冗余設備之間必須能實現無擾切換。采用冗余結構可以避免控制系統的局部故障擴大事故，保證機組安全穩定運行，同時能保證設備故障的在線排除，從而消除事故隱患[3]。

4、技術先進性：DCS系統發展相對于計算機技術比較穩定，不能因為追求技術先進而選用不太成熟的新開發的DCS系統。

5、經濟性：即性價比問題。DCS系統有進口的，也有國產的，其中進口產品有一些獨特的控制算法，控制功能強大，國產的DCS系統稍遜些，但也基本上能滿足生產控制要求，價格則遠低于進口的DCS系統。應從DCS本身價格和預計所創效益角度考慮，同時按照項目的預算資金和規模大小，及安全性來選擇使用。

6、廠商售后服務： 售后服務對DCS系統的使用非常重要，隨著計算機技術的飛速發展，DCS系統頻繁換代，廠商是否及時的更新了自己的產品，新舊DCS之間的兼容性、配件的易購易換性等都是要注意的問題。

DCS系統運行管理

DCS系統的運行管理是指系統的巡檢，熱工保護的投退，軟硬件的監督管理等。DCS系統日常運行管理應作好以下幾點：

1、 巡查工作：企業應安排專人定期巡視檢查，及時發現DCS控制系統存在的問題，避免故障的發生。

2、數據庫備份管理，應用數據庫（軟件）應及時備份，對極小的改動可做記錄；對數據庫的修改同時除了保存到工程師站外，還應保存到其它存儲設備上。

3、設備定期切換：對于具備冗余條件的DCS系統應當定期進行設備切換，使系統重啟，釋放空間，保證操作系統的可靠運行，從而保證DCS系統的正常運行。

4、監控用的操作員站和服務器堅決不能用于其它用處，特別是外來軟件或文件的裝入應慎之又慎，防止病毒傳入控制系統，造成系統崩潰 [3]。

DCS系統維護

系統的日常維護是DCS系統穩定高效運行的基礎，是提高DCS系統可靠性的重要手段，DCS系統維護要做好以下幾個方面：

1、DCS系統電源應定期安排人員檢查，冗余電源系統和UPS電源須定期排專人進行切換試驗工作，電池須定期充電放電。

2、網絡接頭以及控制柜內各接線端子須定期排查，看其是否牢固。

3、定期清潔，定期清理DCS系統硬件上的積塵，保證DCS系統運行 環境干凈，同時對I/O模塊、通訊模塊等須定期檢查。

4、操作人員須定期對DCS系統的數據庫進行備份，定期檢查控制器以及操作站和工程師站的工作負荷，注意是否有升高現象。

5、制定和完善DCS系統管理制度，并做好DCS系統組態數據的備份。

6、搞好操作人員的培訓工作，規定其定期查看故障診斷畫面，看是否有故障提示。

7、定期檢查DCS系統風扇是否工作正常，風道有無阻塞，以確保系統能長期可靠地運行[3]。

總之，不同國家或不同廠家的DCS系統配置不同，性能不同，但基本構造都是相似的，根據企業生產的實際情況，合理的選擇DCS系統，并作好系統運行和系統維護，就會大大提高DCS系統運行的可靠性。

參考文獻

[1]薛偉.提高DCS系統運行的可靠性 [J].今日科苑，2008.4.

[2] 秦利彬.論DCS控制系統可靠性的提高[J].中國新技術新產品，2009.2.

[3] 周榮富，陶文英.集散控制系統[M]. 北京大學出版社，2011.01.