探討DCS系統存在的安全問題

李卓然 (內蒙古滿世能源化工有限責任公司 017000)

探討DCS系統存在的安全問題

李卓然 (內蒙古滿世能源化工有限責任公司 017000)

根據對市場上的一些企業的DCS研究和調查表明，DCS在運作中還是有許多問題需要注意，比如設備供電系統，如何防止雷擊，信號傳輸故障，人為的干擾，系統的維護等一系列的問題進行分析和研究并且做出一定的分析說明，為從事著方面工作的人員提供一些可靠地參考和建議，希望能幫助到有需要的技術人員。

DCS系統；安全問題；故障；方法與建

運用現代科技化的DCS技術被廣泛運用，自從不斷推廣以來，各個地方的使用率在不斷的提高，不光是大型的企業還是小公司都非常喜歡運用這一方案來解決問題。大型企業比如中石油，火力發電，鋼鐵制造業，輕工業等都得到很好的運用，其他如污水治理，管道氣運輸等也開始嘗試這一技術來來為企業的發展贏得利潤，可想而知以后的DCS技術一定能得到健康快速的發展。

DCS技術讓企業對生產的發展起到了質的變化，不僅提高了自動化生產的技術水平，同時還為企業帶來了豐富的經濟效益，為企業的不斷壯大提供了基石。但同時在使用過程中也出現了或多或少的問題，在些問題影響了企業的發展，這些問題的出現并不是DCS的自身問題，而是技術人員沒能夠充分發揮出DCS的優點，也就是說每能快速有效的運用這一技術，為此我對DCS技術做一個基本的闡述和講解，提供給需要的技術人員作為參考之用，希望對他們有所幫助。

一、電力供應

DCS對于供電系統的要求非常的苛刻，電源是DCS能夠完美運行的一個基礎保障，DCS的生產過程對電力系統要求是十分重視的，一般都裝備了自身電源，防止供電系統出現故障而無法操作，在一般情況下，出現供電故障的主要原因都是電氣化設備的質量出現問題，因此這里就不在詳談。

1.DCS生產應用中的供電方式及安全分析

單項電源的供電方法，使用單項供電，這種供電的使用在不少企業里被運用，原因是設備簡單，使用資金少，，但是一段出現供電不足和斷電情況，就會出現DCS無法正常工作。還有一些企業使用的是一個電源通過兩種路徑供電，這種方法雖然可以減少電力在傳輸過程中出現問題的情況但是一斷電源出現問題，同樣無法正常的工作，所以說還是存在許多漏洞和不足。

雙電源雙路供電方式：這種電力傳輸方法比前兩項要強，但也存在兩路供電斷電的情況，因此也不是完全的有效和完整的技術保證

一路廠用電、一路UPS的雙路單切供電方式：這種方式在一定程度上提高了DCS的供電保證，但是需要注意的是，一段一條線路出現問題，全部的負荷將會出現在一條線路上，出現一條線路滿負荷，存在一定的風險，因此也不是最科學的方法。

一路廠用電、一路UPS的雙路雙切供電方式：采用兩條線路自動交換，一路UPS、一路廠用電，在正常時工作電源由兩套設備同時供電。此種供電方式存在的不足是切換接觸器本身滿足不了需要時，當供電電壓跌落現象發生后沒有及時的補充電源，使得設備沒有快速及時的運轉過來，即在系統沖擊時，電壓降低使供電系統不能準確提供可靠的電源。應選用快速通斷的接觸器，或者采用技術人員觀察設備，及時報警系統等方法來解決這一問題

一路廠用電、一路UPS的雙路雙切供電方式再增加一路廠用電供電方式(三路單切供電)：此種供電方式很好的解決了雙路雙切供電方式的缺點。

2.其它保證DCS供電可靠性的措施

合理的布局用電負載分配；DCS系統一般都有一個蓄電設備，系統的關鍵部位都是雙路電源，但為了節約成本不可能所有的的設備都是用雙電路，一些城規的設備任然是單線路，因此技術人員對系統的控制就得注意這些問題，保證系統的合理布局，盡量的把設備本身存在的風險降到最低，又要使系統能夠盡量集中控制操作。

對供電的保證；電力的不足或者電壓過高都會對系統造成影響，損壞電氣設備，所以要盡量保證電壓的穩定，特別是在緊急情況下電力要能夠穩定的傳輸，保證設備的正常運作。

不定時的對系統電源進行一些交換實驗，從而防止斷電后，保障電源不能順利的接通。

二、注意接地線的完善

DCS對接地線的要求很苛刻，短時容易出現的情況一般有以下幾種情況，接地線的線頭結的不牢靠，遇到外界力量容易松動，由于天氣等外界原因線路出現腐蝕，接觸不良，接地線路的不合理布局等，這些都有可能造成接地線沒有正常工作和運轉，在遇到特殊情況而起不到作用造成巨大的損失。

DCS系統對雷電的靈敏度非常高，容易受到雷電的攻擊，雷電嚴重威脅到系統設備的安全，為此，防雷電是DCS系統不可缺少的一部分。許多企業不注意這個方面，設施不是很完善，甚至沒有接地線的情況發生，這是非常不合理的。

對于機房的避雷設置要達到二類避雷標準，室外和室內的接地方式要采取不同的方式方法，室外多采用聯合接地方式，而室內多采用環形工作接地，要經行等電位連接方法，避雷線路的連接要以最短的方式連接到地往上面，線頭一定要連接牢固，進行焊接等方式加固。對于裸露在外面的金屬板要經常除銹，保證線路的正常運行。

防雷工作不容小視，如果遇到意外，整個設備都會因為這樣一個小的雷擊而完全受損，造成大的經濟損失，并且經過雷擊的系統設備也無法再進行修復。因此對于電源設備最好要經行二級防雷。

DCS系統應該采取封閉的避雷措施，最好是兩種防雷措施同時進行，DCS系統要根據實際情況對文件的重要程度進行不同的防雷措施，工作人員在檢查防雷系統時要檢查接地線是否松動，并且在打開機箱的時候要要佩戴防靜電手環，或者是在開機柜的時候要先摸一下機箱的外殼，好達到靜電的釋放。

三、過程通道的干擾與通信網絡故障

1.過程通道的干擾

一般在企業的現場，都會存在設備之間的信號傳輸，這就得靠線路傳輸來解決，同時信號在傳輸過程中貨遇到或多或少的問題，比如信號干擾，由于這些干擾往往會出現工作人員的誤判，而做出錯誤的操作指令，出系統本身外還有一個重要的原因就是各種設備之間的接地處理問題，一般的情況下，設備都需要接地，由于接地設備的增多就會出現一個接地環路，這樣的接地環路就會對設備信號傳輸造成干擾，影響到系統設備無法正常的工作。

要解決這一問題就得通過一些方法去讓各個設備之間形成斷路，相互不流通，這樣幾臺設備之間的干擾就會減少，大都數情況下，線路的傳輸距離大于20米左右就得進行斷路處理，同時最理想的解決方案就是使用信號的隔離器。

2.網路通信故障

網路通信故障主要表現在節點總線故障，就地總線故障，地址標注的錯誤節點總線一般都是同軸電纜，因此只要總線路上任何一線路出現問題都會出現通信信號故障，因此在這方面的問題應該尤為注意，工作人員在檢查系統設備的時候要盡量減少對同軸電纜的觸碰，防止人為的原因造成線路的損壞。同時也要定期檢查同軸線路，一旦有問題就得及時跟換，及時解決。就地總線一般是由雙絞線組成的數據通信網絡，其連接的設備是與生產過程直接發生聯系的一次元件或控制設備，工作環境不好，系統出現故障率就高，容易受到工作人員的錯誤操作而影響生產過程；總線本身也會異味各種原因造成通信網絡故障發生。就在總線最好采用雙路配置，總線分支要設置在不容易觸碰的地方，防止外在力量不小心觸碰造成影響，就地總線與就地設備的聯接點應進行妥善處理，避免拆裝設備時影響總線的正常運行。

3.地址標志的錯誤

地址標識錯誤會造成通信網絡的混亂。這個過程中要防止人為的標記錯誤，同時隨著時代的發展要及時的更新數據，總結數據，防止資料的不全面是系統做出誤判造成經濟損失。

四、外界環境的影響

環境對DCS的影響也很大，這些影響主要包括濕度，溫度，灰塵還有腐蝕性等溫度；過高的溫度會造成元件老化過快，電腦不能正常工作，許多接線因為熔點過低而出現開裂，過高的溫度還會使集成電路的電流放大影響設備的正常運轉，因此系統設備必須保證在一個很穩的條件下，這樣系統才能有效的工作，不會因為溫度影響設備。

濕度：空氣的濕度會直接影響設備的工作性能，特別是容易出現短路現象，同時濕度增加與電纜表面的灰塵起到反應會加速線路的老化，減短設備的使用壽命。

灰塵：灰塵中會出現一些導電物質，一旦和系統硬件發生接觸就會出現短路現象，及時是不導電的灰塵在濕度比較大的時候也會對電纜經行腐蝕，出現接觸不良的情況，同時了，灰塵也會影響系統的散熱，因此設備要注意防塵，比如配備防塵網，定期清理灰塵等工作，不要因為灰塵影響系統的正常工作。

腐蝕性氣體：一些酸堿性的氣體也會對元件的正常工作起到影響，特別是一些酸堿性氣體接觸到電子設備之后起到一定的化學反應產生的后果將不容忽視，時間一長就會出現線路短路的現象，因此在平時的工作過程中藥注意著一塊的保養和維護，盡量防止這些酸堿性氣體的進入，如果有這類氣體進入就得及時的清理干凈，不能讓危險慢慢的累計到最后出現大的設備問題。

通風：電氣設備工作空間是否干燥，是否存在酸堿性氣體，通風是關鍵，及時在恒溫空間也的及時的對設備進行通風保養，這個機柜的前后都應該配備排風扇和散熱設備，如果條件準許還可以多打開窗戶，同時，機柜里最好準備溫度監控裝置，在工作人員繁忙時自動提示，可以及時的解決問題。

五、硬件、軟件故障

1.硬件故障，硬件故障一般是設備元件故障，存折設備老化，損壞，系統不能正常工作，這種情況找出設備元件的問題及時的更換舊可以了。但是在更換過程中要保證元件的適配性，不能隨意更換設備的元件器材，更換后還要定期的對元件進行檢查和排查看更換的元件是否適應這個系統內運作。

人機接口故障：技術人員在對設備進行操作和處理過程中經常會出現一些死機，操作不當，按鍵不靈等不能正常工作的故障。

操作失靈一般可能是設備本身出現的硬件故障比如鼠標鍵盤損壞，也有可能是技術人員操作頻繁出現機器死機，運行速度減慢等情況，這些情況如果是設備自身損壞就得及時跟換設備，如果是操作不當就的等待系統恢復正常工作，必要時可以進行重啟操作或者設備初始化等。

球標不能正常運轉一般情況下是又機械化故障產生的，由于機械的元件老化，損壞，線路連接不好，這些原因都會出現設備與主機的連接不穩定，設備功能出現異常，這個時候就得更換老化的機械元件，對電纜進行更換和排查，切勿因為這些小的問題不解決最后出現大的毛病對企業生產造成影響，對設備維修帶來難度。

2.軟件故障

軟件主要包括系統軟件、組態及開發的應用軟件。系統軟件開發目前已經非常的可靠，對應的組態軟件也有非常全面的檢測功能，隨著現在軟件的開放性越來越強，系統安全就得時刻注意，這對技術人員是一個巨大的考驗，如何充分利用者個開放的平臺，又能保證系統的安全是一個值得研究的課題，因此技術人員對操作系統的使用一定要有具體的規范制度和剛要，不能盲目操作，隨意使用光盤盒外接設備，防止病毒的入侵，同時也的提高系統的抗病毒能力。

六、設備線路與保養要注意的事項

設備線路因該采用專配的材料，不能隨便使用普通電纜更不能以次充好，要按照系統要求配備合適設備要求的電纜線路，對于一些有特殊要求的線路要按照規定配備，比如說信號線路，地線線路，交流電的伏數等都得按照設備需要經行選擇，切記為了減少資金的投入盲目的一樣選擇而不考慮設備的實際使用情況。

DCS系統的保養和維護室系統能有效和長期工作的保障，工作人員按時有效的最設備經行維護和保養時一個必不可少的工作，其中主要對設備的電力系統，電氣系統，設備元件等維護必不可少，這樣不點能提高設備的工作效率也能減少設備的損壞和出現大的毛病。

系統元件的儲備：在系統的維護過程中藥根據設備的實際情況對常用的消耗品多備件，不長損壞的少儲備的原則，同時要使用同一內型的系統元件，切記隨意搭配造成元件的損壞，同時有些元件如風扇，控制卡等常用元件一定的備份一份，防止突發情況能夠及時的更換和修理。

日常維護：一般情況下要注重檢查供電電源，空調恒溫等設備的運行情況，對設備的灰塵及時的清理干凈，仔細的聽設備是否有異響，是否有異味，溫度時候正常，發現問題要及時的維護和處理，盡量避免不必要的大事故發生。

設備故障的及時處理：維護人員在發現設備出現故障后應該及時有效的經行判斷和處理，對于出現威脅到整個系統安全的問題時要對思考多和技術人員討論，切勿盲目操作，導致一些不必要的人為失誤，同時在處理事故的過程中也要注意自身安全和系統安全，防止造成人身傷害和設備損壞。

七、人為故障

由于技術人員自身的技術水平有限，在對設備進行保養和技術故障處理中也會出現因為操作失誤導致的設備損壞等問題

總結

DCS技術的科學性和實用性已經得到了人們的認可，系統本身的實用性可靠性非常的高，但是要防止在使用過程中出現的問題還是需要進行大量的研究和學習，只有在不斷的學習和研究過程中才能更好的發揮DCS技術帶來的科技含量和經濟效益。

[1]郄永學;呂秀紅;周愛平;;核電廠DCS可靠性討論[J];自動化博覽;2009年02期.

[2]朱和寧;;DCS系統供電改進分析[J];輕工科技;2012年08期.

[3]王方磊;;淺析DCS系統的安裝調試及故障判斷[J];機電信息;2012年27期.

李卓然（1984.5.4）男，漢族，內蒙古自治區烏蘭察布市人，助理工程師，2006年畢業于內蒙古工業大學測控技術與儀器專業，目前就職于內蒙古滿世能源化工有限責任公司從事DCS系統維護工作，內蒙古自治區鄂爾多斯市郵編：017000