關于DCS數據通訊故障的分析與思考

劉進

摘要：DCS數據通訊系統具有高實時性、穩定性、可靠性、確定性、負荷穩定性等優點在工業控制特別是大型電廠自控領域應用廣泛。本文就DCS數據通訊常見故障進行深入分析，并給出相應的解決措施，對DCS數據通訊系統的設置有很好的指導意義。

關鍵詞：DCS工業控制自控通訊故障分析

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0029-01

DCS控制系統又稱分散控制系統。由于大型工業生產自動化過程的不斷復雜化，其對過程控制的要求越來越高，PLC已經逐步不能滿足需求，并在不斷退出大中型控制系統。而作為現代化綜合控制系統，DCS控制系統應運而生。DCS控制系統結合了計算機、系統控制、網絡通訊和多媒體等各種先進技術，人機界面非常友好，通訊功能滿足工業化生產的要求，是完成過程控制提高生產效率的現代化設備，應用前景極其廣闊。過去幾年，DCS在市場上逐漸成為主流，尤其是在重大裝備上的控制系統，基本上都已采用了DCS。未來DCS的發展，將蠶食PLC所占有的大中型控制系統，而留給PLC的，將只是比較簡單的單一控制。

1DCS數據通訊系統

科遠股份NT6000分散控制系統（DCS）采用高起點的設計標準，集過程控制和企業管理信息技術為一體，融合了當今最先進的計算機與通訊技術，由監控軟件（GraphyX）、控制網絡（E-NET）、分散處理單元（DPU）、I/O網絡（E-BUS）和IO模件等部分組成，具有可靠性、開放性、可擴展性、兼容性和即插即用等特性。NT6000系統還帶有報警軟件（AlarmX）、報表軟件（ReportX）、趨勢圖（TrendX）、網絡服務軟件（Ftpserver）、組態軟件（ControlX）、實時數據OPC、仿真軟件等多種軟件功能于一身，形成了強大的軟硬件體系。如圖1所示：DCS上層有工程師站、操作站、歷史站，它們可以通過接口機訪問Internet，與它們相關的組態稱之為上位機組態（界面組態）。同時，下層有控制器（DPU）、IO卡件等，對DPU的組態稱之為下位機組態（IO組態、設備組態、邏輯組態等）。科遠公司的DPU采用冗余結構，eNet（冗余）網絡實現工控機與DPU之間的通訊，每個DPU有不同的IP，并且各有兩個網段，可實現備用。不同的DPU之間通過交換機相連，交換機也可以連接多臺工控機。每對DPU可帶3個機柜，每個機柜最多4個分支，每個分支最多8塊卡件，每塊卡件有4～16個點，所以每對DPU最多可帶1500多個點。卡件之間不做冗余。DPU與IO卡件之間通過eBus（冗余）相連。

2DCS數據通訊故障分析與處理

2.1 地址標志故障

就地組件和總線接口的地址標識出現錯誤后整個通訊網絡會亂作一團。例如程序下載更新失誤使地址標志出現紊亂情況，數據無法尋址產生垃圾堵塞造成停機事故。另外，人為的錯誤地址標識改動也會出現數據的丟包等情況，造成嚴重后果。

解決措施：組件的修改工作前必須提前停運系統，及時刷新組態數據，進行網絡發布更新。嚴格控制人為修改規范，需做到修改的負責到位，任何修改必須得到批準和監督，在確保無誤的情況下實行。

2.2 現場總線故障

現場總線的材料一般為雙絞線，其所連設備是工控過程一線設備，即與工業產生最緊密、最直接聯系，處在生產過程的現場，所以稱現場總線。既然處在工業生產現場，很顯然其工作環境較差，因而受到各種負面因素的干擾較大，包括各種生產過程中的直接或間接接觸，有形無形接觸，例如機械碰撞、電磁場干擾、人為檢修等等，加之總線本身接觸不良等問題，故障率較高。

解決措施：采用雙路冗余設置，添加一對通訊線到接口，使系統整體更為可靠、傳輸數據更為穩定。現場總線與設備的連接處往往是最薄弱環節，對此一定要確保連接可靠，在拆裝作業時，要確保總線的正常穩態運作，總線分支安裝可靠且不可機械觸碰。

2.3 節點總線故障

節點總線的材料通常是同軸電纜，中斷任何一處，總線上所有設備的通信全部斷開，數據丟失，操作停止，設備停機，造成很嚴重的產生事故，甚至會帶來很大的經濟損失。頻繁的同軸電纜插拔造成接觸松動，導致接觸不良信號傳輸中斷。接觸電阻過大也會影響數據通信，造成信號傳輸巨大誤差。

解決措施：采用雙路冗余設置，不過電纜連接位于模件后部，確保同軸電纜無機械觸碰干擾。嚴禁多次插拔現象，除非進行檢修等必要情況。嚴格控制接觸電阻值，及時更新。同時制定相應的安全措施與檢修規范。

3結語

DCS數據通訊系統具有高實時性、穩定性、可靠性、確定性、負荷穩定性等優點在工業控制特別是大型電廠自控領域應用廣泛。本文就DCS數據通訊常見故障包括地址標識故障、現場總線故障、節點總線故障進行深入分析，并給出相應的解決措施，對DCS數據通訊系統的設置有很好的指導意義。

參考文獻

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