淺談DCS系統(tǒng)的常見故障及排除

陳志華

摘 要：DCS系統(tǒng)，即集散控制系統(tǒng)，是當(dāng)前工業(yè)自動化生產(chǎn)領(lǐng)域的主流控制系統(tǒng)，承擔(dān)著控制生產(chǎn)系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，保障高效生產(chǎn)的重要職責(zé)。加強DCS系統(tǒng)維護、維修，對于維持正常穩(wěn)定的生產(chǎn)秩序具有極為重要的意義。文章圍繞DCS系統(tǒng)常見故障排查及維修問題進行探討，分析了DCS系統(tǒng)常見故障原因，并提出對應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：DCS；集散控制；故障排除；維護管理

引言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促進了社會生產(chǎn)力的提升。DCS系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)）以其在儀表控制和網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域的優(yōu)異表現(xiàn)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會工業(yè)化大生產(chǎn)過程中。作為自動化工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的主流發(fā)展趨勢，DCS系統(tǒng)具有高度的數(shù)字化和信息化特征。使用DCS系統(tǒng)，能夠顯著提升生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，幫助企業(yè)實現(xiàn)更高的經(jīng)濟效益。DCS系統(tǒng)的運行質(zhì)量與企業(yè)生產(chǎn)狀況密切相關(guān)。在日常工作中，生產(chǎn)企業(yè)要切實做好DCS系統(tǒng)維修、維護工作，減少故障發(fā)生的幾率和對生產(chǎn)的影響，從而保障生產(chǎn)的高效、正常進行。

1 DCS系統(tǒng)基本情況簡介

集散控制系統(tǒng)，英文名稱distributed control systems，簡稱DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以計算機控制中樞，以通訊網(wǎng)絡(luò)為媒介，采用過程監(jiān)控和過程控制兩種方式實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備、儀表的控制，進而達成對整個生產(chǎn)過程的控制。DCS系統(tǒng)橫跨多個學(xué)科，是一項綜合性很高的工程系統(tǒng)，它整合利用了現(xiàn)實技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)以及通信技術(shù)等多門先進技術(shù)，在運行可靠性、操作靈活性方面都具有極為優(yōu)異的表現(xiàn)。此外，DCS系統(tǒng)具有良好的外延性，能夠和外部單元實現(xiàn)良好的對接，達到協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的目的。除了控制性能優(yōu)異外，DCS系統(tǒng)獨特的結(jié)構(gòu)特性還給系統(tǒng)維護、維修提供了便利。上述這些特點使得DCS系統(tǒng)適用廣泛，在許多領(lǐng)域都能夠發(fā)揮出高水平的控制效果。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展，DCS系統(tǒng)正在向著網(wǎng)絡(luò)化、多元化和集成化方向快速發(fā)展，并在現(xiàn)代工業(yè)化大生產(chǎn)控制領(lǐng)域發(fā)揮出越來越大的作用。

2 DCS系統(tǒng)故障處理的基本方法

DCS系統(tǒng)作為工業(yè)自動化的重要組成部分，長期使用下難免會發(fā)生各種問題。當(dāng)遇到DCS系統(tǒng)發(fā)生故障時，要按照下面的程序一步步檢查，逐步縮小查找范圍，確定故障原因并加以排除。

（1）詳細(xì)檢查系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)，確認(rèn)電源、線路、零部件安裝等情況是否處于正常狀態(tài)，操作是否規(guī)范、正確。

（2）對故障位置進行初步定位，判斷是現(xiàn)場儀表設(shè)備發(fā)生故障還是DCS系統(tǒng)發(fā)生故障。

（3）當(dāng)確認(rèn)是DCS系統(tǒng)發(fā)生故障時，進一步判斷故障是由于硬件原因還是軟件原因引起的，如果是硬件原因引發(fā)的故障，則對故障硬件進行更換處理。需要注意的是，每一個檢測環(huán)節(jié)都有其規(guī)范程序，具體操作時要嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行。

3 DCS系統(tǒng)的常見故障與解決方案

集散控制系統(tǒng)是工業(yè)化自動化生產(chǎn)體系中的“脈絡(luò)”和“神經(jīng)”，做好DCS系統(tǒng)維護、維修，減少并及時準(zhǔn)確排除系統(tǒng)故障，對于保障工業(yè)生產(chǎn)的正常穩(wěn)定進行具有十分重要的意義。作者通過多年的實踐總結(jié)，對DCS系統(tǒng)故障情況具有一定程度的了解，下面圍繞實際工作中DCS系統(tǒng)常見故障類型進行分析、探討，并就如何排除故障、加強防范措施等內(nèi)容提出自己的看法，希望可以對DCS系統(tǒng)使用和維修人員有所幫助。日常工作中DCS系統(tǒng)常見故障根據(jù)故障原因可以分為軟件類故障、操作類故障、網(wǎng)絡(luò)故障、干擾故障等幾個類型。

3.1 軟件類故障

該類DCS系統(tǒng)故障的原因來自于系統(tǒng)應(yīng)用的軟件工具。常見的情況主要有軟件兼容性差、無法實施下裝等，除此之外，另有一部分軟件故障是網(wǎng)絡(luò)軟件缺陷導(dǎo)致的問題。DCS系統(tǒng)使用的軟件主要由服務(wù)器軟件、操作員站軟件、工程師站軟件以及組態(tài)軟件構(gòu)成。這些軟件功能不同，特點各異，往往由不同的服務(wù)商提供，彼此間有時會產(chǎn)生沖突或其他不利影響從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)運營不正常。下裝作業(yè)所使用的專用軟件，如果出現(xiàn)異常會導(dǎo)致下裝不能成功。網(wǎng)絡(luò)軟件導(dǎo)致的故障主要是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或參數(shù)錯誤引起的，而參數(shù)錯誤又多數(shù)是誤操作導(dǎo)致的。在處理上述軟件引發(fā)的DCS故障時，第一步要進行軟件兼容測試，排除兼容問題，如果存在下裝失敗的問題則要對下裝軟件進行專門的檢測，第三點要建立并不斷完善系統(tǒng)軟件使用管理體系，用制度的手段規(guī)范軟件使用行為，減少網(wǎng)絡(luò)軟件引發(fā)的DCS系統(tǒng)故障。

3.2 操作類故障

所謂DCS系統(tǒng)中的操作類故障，其最基本的特征就是設(shè)備死機現(xiàn)象頻繁發(fā)生，或者不接受指令，無法有效操作等。之所以產(chǎn)生上述問題，最主要的原因包括以下幾點：原因一是計算機本身原因，比如感染電腦病毒致使的計算機或網(wǎng)絡(luò)反映緩慢，也有一部分是因為電能本身性能不高，難以承受巨大工作量導(dǎo)致的遲緩，原因二是沒有準(zhǔn)確設(shè)置MCU的容量，或者計算機機箱內(nèi)長期沒有清理，存在大量灰塵，導(dǎo)致內(nèi)存卡接觸不良或風(fēng)扇故障等。這些問題都有可能引發(fā)計算機的藍屏與死機。要解決DCS系統(tǒng)操作類故障，主要方法是做好系統(tǒng)的日常使用維護。一要安裝合適的殺毒軟件，定期殺毒并及時更新病毒庫，確保計算機運行環(huán)境的安全；二要科學(xué)設(shè)置MCU容量，避免MCU容量過小或者超限情況的發(fā)生：三要做好計算機日常維護，做到計算機操作行為科學(xué)、規(guī)范。操作無效的故障產(chǎn)生的原因主要是由于過程通道的硬件故障、操作員軟件使用不當(dāng)以及系統(tǒng)承受的負(fù)荷率過大所引起的。針對這個問題，DCS系統(tǒng)在正式投入使用前，必須對系統(tǒng)中的軟、硬件進行模擬測試，確保各類軟件、硬件在系統(tǒng)工作環(huán)境下的正常運轉(zhuǎn)。此外，要盡可能地提高系統(tǒng)負(fù)荷承受能力，防止因為負(fù)荷過大導(dǎo)致的系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象發(fā)生。

3.3 網(wǎng)絡(luò)故障

這種故障類型在DCS系統(tǒng)運行過程中比較多見，根據(jù)發(fā)生部位的不同，分為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)故障和控制網(wǎng)絡(luò)故障兩類。引發(fā)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)故障的原因比較復(fù)雜，常見的有接頭接觸不良、軟件故障、網(wǎng)卡故障、協(xié)議錯誤等，防范措施則包括進行合理的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、減少電纜觸碰次數(shù)以防止接頭松動等，故障發(fā)生時的檢測辦法一般有隔離法與替換法兩種；而對于控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)故障的處理，則是主要圍繞接地預(yù)防耦合干擾來處理，常用的檢測方法是交換法。

3.4 干擾故障

DCS系統(tǒng)正常運行過程中有大量數(shù)據(jù)、指令以對應(yīng)的信號模式進行傳遞。當(dāng)通信受到某些因素的干擾時，比如變頻器對模擬信號的干擾、通信設(shè)備的干擾以及電磁繞組對模擬量的干擾等，就會導(dǎo)致通信失靈、設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)的現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)發(fā)生干擾時，需對設(shè)備接地情況進行檢查，并通過加設(shè)濾波器降低變頻器載波頻率等方法減少外界電磁干擾。

4 結(jié)束語

綜上所述，影響DCS系統(tǒng)的正常運行、產(chǎn)生故障的原因有很多。在實際工作中，要注意觀察系統(tǒng)設(shè)備的故障特征，通過檢測逐步縮小故障范圍，最終確定故障位置和原因，再據(jù)此設(shè)計針對性的解決方案。同時，要切實做好系統(tǒng)日常維護工作，將故障發(fā)生的可能性降到最低，保障系統(tǒng)長期正常平穩(wěn)運行。

參考文獻

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