DCS系統可靠性與抗干擾性的提升策略

文/祖博

DCS系統可靠性與抗干擾性的提升策略

文/祖博

DCS系統（集散控制系統）是目前化工、電力、冶金等行業過程控制的主流系統，應用十分廣泛。我公司自備熱電廠采用艾默生公司的Ovation DCS系統，系統的可靠性和抗干擾能力直接影響機組的穩定運行。本文對DCS系統的可靠性和抗干擾性進行了全面的分析，總結出一些提高DCS系統可靠性和抗干擾性的策略。

DCS控制系統 可靠性 抗干擾性

隨著科學技術和計算機控制技術的迅猛發展，DCS控制系統越來越成熟，已被廣泛應用于工業生產的各個領域。對于我公司自備熱電廠來說，DCS系統就是鍋爐和汽機的大腦，其運行的可靠性直接影響著機組的穩定性。因此，要不斷提升DCS系統的可靠性和抗干擾能力，降低DCS系統發生故障的頻率，從而保證生產裝置的安全穩定運行，降低生產成本。

1 影響系統可靠性分析與提升策略

DCS系統的可靠性與DCS本身的質量、使用環境、運維水平有關。DCS系統發生故障是不可避免的，不管多先進的系統都會或多或少的出現，因此，只有通過精心調試和細心維護才能減少故障現象發生。引起故障的原因各種各樣，要分析這些原因并采取預防措施，才能提高系統的可靠性。以下闡述了幾種故障的原因和解決辦法。

1.1 通訊故障

（1）目前，DCS系統多采用雙絞線進行數據通訊，雙絞線兩端的RJ-45接頭的故障率很高，特別容易出現接觸不良現象。為保障通訊質量，在壓制好RJ-45接頭后，一定要用校驗器校驗兩端接頭，確認雙絞線的8芯全部通暢良好，這樣才能保證通訊正常。

（2）通訊負荷過重也會引起通訊故障。這個現象比較少見，一般生產裝置運行操作不頻繁時通訊正常，而操作過多時，容易引起網絡堵塞。在項目初期進行邏輯組態時，嚴格控制各控制器負荷率，保證數據通訊余量，這樣由于通訊負荷過重引起的系統死機故障就會減少。

1.2 計算機軟件故障

DCS控制系統的操作員站、工程師站、歷史站都是基于計算機系統平臺運行的。在計算機系統中，軟件的可靠性比硬件的可靠性占有更重要的位置。軟件故障主要來源于系統軟件故障和應用軟件故障。

目前，主流DCS系統都運行在Windows操作系統平臺上，Windows系統比UNIX系統更容易死機。一是操作系統本身的穩定性，而且Windows系統是各類計算機病毒的主要攻擊對象，通過USB接口拷貝文件時最容易感染計算機病毒，必須在技術上大力防范，同時加強人員管理。二是DCS系統工程師站是服務器結構的，系統運行時長期讀寫硬盤，使得硬盤產生文件碎片，垃圾文件逐漸增多，硬盤空間逐漸變小，嚴重的會造成硬盤出現壞道。建議，定期對工程師站進行文件清理和磁盤整理。做好項目備份，以備發生硬盤故障時快速恢復。

1.3 環境引起的故障

安置DCS系統的電子間環境因素會引起DCS系統故障。由于空調制冷情況不好，電子間溫度升高，導致系統硬件因為溫度過高保護動作，系統停機，從而引起裝置停車，問題就嚴重了。因此，要保障電子間的環境溫度，一般認為環境溫度在19～26℃為宜。溫度過高不好，環境溫度大于29℃時，柜內溫度比較高，對系統硬件造成危害。溫度過低則會引起空氣結露，也會引起系統硬件故障。電源、柜頂散熱風扇的正常運行也是保障DCS系統硬件正常運行的必要條件。要定時進行專門檢查和更換處理。

灰塵處理不能小覷。DCS系統硬件內部落入過多的灰塵會造成芯片散熱能力變差，集成電路管腳之間絕緣能力下降。在實際工作中曾發生過此類情況，控制器中某些板卡工作不正常，清理積灰后，板卡又恢復如初，運行良好。所以，要在裝置停車檢修期間，對DCS系統硬件進行清灰作業，以保證硬件運行穩定。

2 影響系統的干擾源分析與抗干擾措施

影響DCS系統的干擾源即造成干擾的因素和來源，大多產生在電流、電壓劇烈變化的位置，電荷的劇烈移動產生了干擾源。干擾源一般分為外部干擾和內部干擾。

2.1 外部干擾

DCS系統是由復雜集成電路和機械部件組成的電子系統，所處復雜環境對其產生的干擾不容忽視。如大功率電氣設備、無線通訊設備、雷電等氣象變化等都是外部干擾源。

外部干擾通常來源于工作環境和自然環境。來源于工作環境的干擾因素如功率較大的電氣元件、連接電路的導線產生的電磁場，發射的信息和通訊信號無線電波干擾、雷電弧光放電等干擾都屬于自然干擾，是由天氣的溫度和濕度等變化所引起的。

2.2 內部干擾

運行穩定的DCS系統有良好的機柜、電源分配模塊、轉換板等設備的接地設計、各模塊間有良好的電磁兼容性、雙絞線傳輸信號可以消除電磁干擾、信號屏蔽線可以防止靜電干擾、良好的供電措施等等，這些抗干擾技術的應用都保障了DCS系統具有較強的抗干擾性。

3 DCS系統性能提升策略

（1）認真做好DCS系統日常檢查工作，將隱患消滅在萌芽之中，防患于未然，掌握系統的運行狀態，建立運維記錄，總結經驗。

（2）加強DCS系統軟件管理與維護。定期對DCS系統進行軟件維護和數據庫備份，及時處理服務器上的垃圾文件，保證系統運行順暢。

（3）制定合理的檢修周期，配備合理的備件種類。在機組停車大修時，全面、徹底的做好系統維護工作。例如：硬件衛生清掃、接線端子螺絲緊固、UPS供電能力測試、電源線路檢查、系統接地檢查、冗余切換試驗、通訊環網冗余測試、項目備份、系統垃圾清理等工作。

4 結束語

本文通過對影響DCS控制系統安全穩定運行因素進行了分析，并從DCS系統可靠性和抗干擾能力兩大方面闡述了提升系統整體性能的策略。DCS系統的可靠性和抗干擾能力直接影響到企業的安全生產，提高DCS系統的整體性能，通過自控系統維護人員不斷的鉆研實踐，不斷提升企業的自動控制水平。

[1]向立清.對電廠分散控制系統抗干擾措施的討論[J].中國科技財富,2009(09).

[2]肖敦哲.電廠DCS控制系統的可靠性和抗干擾下探討[J].理論與探討,2012(10).

[3]上海艾默生公司.《OVATION控制系統說明書》

作者單位吉林燃料乙醇有限公司 吉林省吉林市132101

祖博（1984-），男，吉林省吉林市人。2007年畢業于長春工業大學，工程師。