淺談DCS控制系統的運行與維護

閆冠宇

摘要：DCS控制系統即集散控制系統，它在運行過程中，運用若干微機進行分散控制，并通過管理計算機監控全部信息，實現負荷與功能面的分散以及操作與管理的集中，是一種在現代化生產過程中應用非常廣泛的綜合控制系統，特別是在發電企業生產過程控制中發揮著重要的作用。DCS系統已逐漸從原來的配角角色轉變為決定各發電企業安全經濟運行的主角地位。通過各項實踐證明，集散控制系統的應用，在大大減輕了工作人員的工作強度的同時，也提高了工作效率。本文對火電廠集散控制系統基本概況、其安全可靠性及日常運行與維護等各方面進行了分析和討論。

關鍵詞：DCS；集散控制系統：維護

隨著社會經濟與科學技術的快速發展，DCS控制系統已經被廣泛應用于各大生產管理領域，較之于傳統控制系統，DCS控制系統不但有效地提高了生產和管理效率，而且使我國的生產自動化水平提高了一個層次。由于DCS控制系統的組成比較復雜，實際操作中會出現一些故障，因此加強對系統故障分析與維護管理，是保證該系統正常運行的關鍵。

一、DCS控制系統概述

DCS又稱集散控制系統，簡單的說就是做到分散控制、集中操作、組態方便、配置靈活。系統主要的構成有硬件和軟件；操作節點、控制站和網絡組成。操作節點由計算機和監控軟件組成，包括操作站、工程師站、歷史站、通信站。控制站主要是指控制柜中的I/O卡件、主控卡件、電源模塊以及與I/O卡件相對應的端子板。在控制層，采用冗余的100Mbps工業以太網，保證系統的可靠性；支持光纜、同軸電纜。在現場信號處理層，采用了1.5-12Mbps的PROFIBUS-DP總線連接中央控制單元和各現場信號處理模塊。此外，系統還提供標準的OPC接口、以便同其它智能單元如PLC、智能儀表等連接。DCS系統對生產工藝的狀態監視有著不可替代的作用，它作為生產的控制核心，對保證其正常穩定的運行有著重要的意義。DCS一旦產生故障輕者影響生產工藝的質量，重者停機停爐。因此，保證其正常穩定的運行對生產和安全有著極為重要的作用。這就離不開對DCS的正確維護。

二、DCS控制系統的安全可靠性

DCS系統的不安全因素是與其自身的特點來決定的。首先從人的方面來說，要求操作人員要做到三熟三能，即熟悉設備系統和基本原理，熟悉操作和事故處理，熟悉本崗位的規程制度；能正確進行操作和事故處理，能及時發現故障和排除故障，能掌握一般維修技能。要加強對操作人員的技術培訓，做到安全操作、安全運行，不可麻痹大意造成人為的安全隱患。再來說設備方面，DCS系統構成包括軟件和硬件系統，其中包括上位機和下位機，上位機主要由工作站來控制，要配備備用設備，要加強對工控機的日常維護。下位機和其他附件設備，像DCS電源、DCS網絡等。模件故障老化或抗干擾能力差引起輔機跳閘和保護誤動。其中下位機與上位機的通訊是造成生產過程安全運行的主要隱患。從設備方面來說，我們要從安裝工藝和質量到調試，最后到正常運行的設備操作、設備巡檢、設備維護各個環節嚴格把關。最后是環境的因素，對于各大型企業來說，其工況環境不同，因此環境的程度也盡不相同。環境溫度、濕度、粉塵、酸堿度對設備、人員的傷害也很大。

三、DCS控制系統維護前的準備工作

1.一定要熟悉DCS系統結構組成，如XDPS系統主要由分布式處理單元（DPU）、高速實時數據網和人機接口站（MMD三大部分組成，熟記這些系統組成及其相關設備才能更好地進行維護管理工作。

2.清楚每個模塊的功能，了解其外部接線圖，對于DCS系統內部的數據流向及其處理流程有著清晰的認知。

3.熟知DCS系統各模塊及就地儀表的工作狀態及故障狀態指示燈的含義，掌握這些有助于及時發現并處理簡單故障。

4.做好DCS系統硬件和軟件的備份，硬件的備份應以易損和重點部位為主。如BCNET卡、電源模塊和DPU模塊，這些都是重要備件。軟件的備份應對操作系統、DPU組態以及歷史數據庫進行定期備份，且備份應多樣化，不局限于硬盤備份，應移動硬盤、U盤多重備份。

5.整理收集好DCS系統相關資料，包括硬件資料和軟件資料，以及相關廠家的聯系方式，這樣能在系統維護管理工作中節約時間和精力，并及時解決問題。

四、DCS控制系統的運行維護

1.對DCS控制系統進行維護需要將DCS系統分解之后進行清掃和綜合調查等處理，清理完畢以后再進行功能恢復，這樣能夠有效的延長DCS控制系統的使用壽命，除此之外，作為DCS重要組成部分的軟件部分，對DCS的維護還需要對DCS進行全面的軟件檢測；在維護DCS控制系統的時候，需要對DCS控制系統的功能以及操作指令進行確認和重復試驗，對于這個機組中性能劣化或者損壞的部件需要盡快更換；若是在DCS維護的時候需要對DCS控制系統升級的話，要在維護期間盡快升級；作為DCS控制系統信號輸入的信號連接電纜和通訊電纜進行相應的測試和更換；還有就是對操作站的軟件、硬件運行狀態確認保存后，對硬件進行吹掃和檢測后，進行上電檢測并且恢復；DCS系統中的主從冗余設備的切換，保證這種設備的有效性，對備用的冗余設備進行檢測；還有定期檢查DCS系統的機組接地是否在規定范圍內。

2.關于DCS控制系統的外部環境要求比較嚴格。整個控制室的溫度必須控制在15-30℃之內，因此必須在控制室內安裝有柜式空調或中央空調，防止溫度波動過大，對硬件產生嚴重的損傷。控制室的濕度必須控制在20-80%之間，如果不在這個范圍內，應該打開控制室必備的抽濕汽儀器，以確保各種重要硬件在適當的濕度下工作。必須對控制室的空氣粉塵進行控制，防止粉塵進入，保持清潔。同時必須對控制室的空氣進行手動分析含量，保證空氣沒有含過高的腐蝕性氣體，保證各種電子元件不受腐蝕。并且要對控制室實行封閉管理，防止小動物竄入，特別防止老鼠進行，以損壞卡件，影響系統穩定運行。在系統停運的情況下，整個系統應該進行吹灰，包括計算機內部、控制站機籠、電源箱、風扇、機柜濾網等部件的灰塵清理。建立起明確的日常維護手冊，以確保系統設備能長期可靠地運行。

3.要對各臺電腦定時進行檢查與功能試驗，保證每一臺電腦沒有垃圾文件，保證電腦的速度運行，設置好各臺電腦的使用權限，嚴禁使用非DCS軟件，嚴禁未授權人員進行組態，以產生不必要的安全事故。由于病毒會對整個系統產生嚴重的影響，因此應該制定相應措施，例如禁止使用u盤或移動硬盤與控制系統之間進行數據交換，應該購買刻錄機，規定控制系統與外界的數據交換一律通過刻錄機刻錄進行，并且必須保證數據的單向傳輸，同時購買正版防病毒軟件，每季度進行一次病毒查殺，徹底防止病毒進入控制系統。

五、建立健全的維護制度

對于DCS控制系統的維護，能夠有效的改善DCS系統的運行和延長使用壽命，所以，企業和單位對DCS控制系統的維護需要建立一套完整的維護體制，包括：對DCS控制系統以及組件的巡查應該每天一次，并且認真的填好巡查記錄，主要的巡查點包括：電子設備問的環境溫度和濕度是否符合相關要求，查看空調運行是否正常；查看機柜背的溫度，機組在正常運行下的一般溫度會維持在35攝氏度以內；注意查看主控單元以及機柜濾網的清潔和完好程度；檢查控制柜頂部的風扇，柜頂風扇應該運行良好，無雜音；檢查UPS是否運行正常，查看UPS的負荷率，并與前日的負荷率做出比較，并且記錄；除了每日一次的巡查以外，還需要每月對機組濾網清洗一次；每月上旬對冗余主控單元和服務器做人工主從切換，做好設備維護記錄。

六、結語

隨著計算機技術、通訊技術及現場總線技術的發展，會對DCS系統產生巨大影響，DCS系統將逐漸向更智能化的方向發展。鑒于DCS的重要性，DCS的維護關鍵要做到預防為主并制定科學、合理、可行的維護策略和方式方法，做好組態和軟件的備份，時刻保證能夠及時跟換損壞的卡件，從而確保系統長期穩定的運行。