DCS控制系統與常見問題分析處理

李忠明

摘 要：DCS分散控制系統具有通用性強，使用靈活，功能完善的特點，在火電機組控制中廣泛的應用，但在DCS控制系統在頻繁的應用中極易出現問題。針對這些問題，該文通過實際應用，分析處理辦法，為現場工作提出借鑒。

關鍵詞：DCS ?控制系統 ?問題分析

中圖分類號：TP23 ? ?文獻標識碼：A ?文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0068-01

DCS（Distribution Control System）系統也叫分散控制系統，是通過微處理機系統，集數據的收集、處理、分析、監控、記錄等為一身，控制危險分散、操作管理集中的，數據控制處理系統。它集中了當代先進微處理器技術、CRT圖形處理技術、信息處理技術、通信技術和數控技術，在我國很多科研與工程領域都有應用，為我國的建設做出了巨大貢獻。

目前應用在我國火電機組中較為廣泛，本文以日立HIACS—5000M為例，分析DCS系統目前存在的問題。

1 DCS在我國火力發電機組上的應用介紹

分散控制系統DCS最早應用在我國是出現在大型機組上，而隨著DCS的標準化與國際化，火電機組的中小機組也實現了DCS改造。隨著DCS控制系統的應用推廣，其功能涉及到了機組外的輔助系統，推動了發電系統的自動化進程，現實出了DCS系統的重要性。由于其在整體生產上的操控作用的地位，其使用性、質量、保養與監測也引起了人們的重視，對其在生產中出現的問題要格外小心。

日立HIACS—5000M系統是日立公司在電力、化工、輕工、冶金等行業經過數十年的實踐與研究生產的具有自身品牌特征的控制系統。在火電機組上，已經開發并應用了200 MW，300 MW，600 MW等單機大容量燃油、燃煤，甚至核電的發電機組分散控制系統。該系統可以完成數據采集、模擬量控制、爐膛安全檢測與控制、順序控制系統、數字處理系統等等，通過將數據全面一體的手機，實現了對數據的實時控制、收集與處理，形成一體化系統。

2 DCS控制系統與常見問題

以日立HIACS—5000M為例DCS分散控制系統，往往會遇到以下問題。

2.1 本身缺陷

每個機械使用都有其環境與特點，即便是型號相同的機械，仍然有其使用環境的差異，因此，在一個控制系統出廠的時候，就不是萬能的，不是通用的，軟件上的設計缺陷或是安裝上的缺陷，不可避免。一些數據收集工具，對于外部環境的要求較高，，容易造成差異。

2.2 計算機系統中出現的問題

由于要通過計算機控制與處理，數據反饋的量又是巨大的，其中系統的差錯也是經常出現。對于系統自身，就會出現這樣那樣的問題，例如，系統中的權限不同造成的訪問差異與數據沖突。又如，數據的共享渠道不暢通的問題，網路出現連接不上的問題。還有計算機數據處理時因為某些數據的缺失與不合理，造成系統顯示error的問題。

2.3 邏輯處理中出現的問題

一是邏輯“NEW”編譯后控制器間無法通訊。二是邏輯比較功能出錯。三是兩個通訊點出錯。四是畫面組態常出現問題。五是操作端出現數據混亂。

2.4 DCS本身出現的問題

一是電源出現的問題，例如電廠在基建時，DCS系統接地網設計及安裝存在問題，DCS系統運行后熱電阻、溫度測點出現不穩現象。又如，電源連線的松動使得系統在運行時出現干擾與時滯。再如，一個設備出現故障，沒有UPS電源，造成數據的丟失與斷檔。

二是系統不配套。例如某機組是90年代生產投入使用的，對于當前的DCS系統不配套，DCS系統就容易造成死機。又如，對于小容量的DCS控制系統，配在大容量的熱控機組上，由于不配套，信息不能正確顯示，甚至根本無法使用。

三是DCS網絡故障。例如某電廠控制系統，由于多次系統升級改造，增加了數據測點和控制回路，系統負荷率達到了90%，造成了網絡數據的眼中堵塞，多次出現死機的問題。又如，某電廠信號控制總線單一，信號控制功率變化異常，造成了網絡信號不穩，控制系統失靈。

2.5 人為因素造成DCS控制系統出現誤差的問題

對于現在任何系統，首先都需要人的操作與管理，DCS還做不到完全的自動化，自然人為因素造成的故障也不可避免。一般表現在以下幾個方面：一是未按規程規定執行工作步驟操作。二是業務不熟，人員誤操作。三是管理制度不完善，造成的責任不清。

3 DCS系統維護措施

通過以上分析，可以看出，DCS控制系統的故障主要出在系統與人為上面，針對這些問題，建議做出以下改進。

3.1 DCS分散控制系統針對選型

新建機組的數據需要配套的儀器，DCS系統也應該針對不同的機組有所側重，例如控制器的側重點要考慮穩定性與負荷率，還有數據有效標準。通訊總線的負荷率一定要符合合理的范圍，控制器的負荷能力要保持均衡，必須在設計與使用前要避免超負荷的情況。

在正式使用前要反復的進行調試，對于有隱患的地方要及時發現，及時調整。

在DCS分散控制系統的配備上，要提高標準，為后續工作打好基礎。

3.2 做好DCS控制系統的邏輯分配

首先，在控制系統上要設計均衡的控制，不能過分集中在某一端的控制器上，要做好冗余設置。

其次，做好電源分配，對電源設計，要做好電路的獨立，確保能獨立工作，防止使用中的干擾。

最后，分配好DCS系統接口，以免造成通訊擁堵的情況。重點考慮在緊急故障時的數據處理正常。

3.3 充分考慮主輔設備的可靠性

應根據設備與數據的特點和運行環境，做好設備運行的應急準備與單獨操作配置，一臺完整的系統，其不但要與其他環節做好配合，還要有獨立工作的能力。例如，緊急停爐系統的配備，如果在出現故障的時候，不但能與整個DCS控制系統分開，還應該能夠在分開后單獨操作。且不能取消人機操作界面。尤其是安全預防系統，應做到可以完成單獨的安全控制作業。

3.4 做好DCS控制系統的日常維護

首先，對于閥門、線路等重點部位，要正確使用，經常檢查，要保證這些設備在特殊的情況下，在失電、失氣、失信號或DCS系統失靈的情況下，能夠向安全方向動作或保持原位。

其次，專業的維護人員要特別重視軟硬件知識的積累，不僅能做到正確操作，還要能夠發現問題，熟悉控制器、I/O卡件、電源等設備的操作、維修與保養。

最后，對于易損硬件做好及時的監控，對計算機設備也要做到專人專用，不能交叉使用，以防造成系統故障帶來的信息丟失等事故。

3.5 提高DCS操作人員的綜合素質

DCS控制系統的使用與維護，應該作為一項完整的工作來抓，對于操作人員，不但要會數據的整理與分析，對于系統的維護與維修也要做到精通，這樣才能隨時發現問題解決問題。對于操作人員，對信息系統的管理知識也要學習，控制系統與信息系統是相通的，信息系統就是控制系統的大腦，所有的創新，首先要做到軟件的創新，這就需要對信息系統的知識有所了解。提高創新能力也是DCS控制系統不斷完善的要求。

參考文獻

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