自動化儀表（DCS）常見故障以及預防性維護

李莉

[摘? ? 要]自動化儀表（DCS）是工業上廣泛應用的一種工具，由于工業的生產環境復雜，自動化儀表經常面臨在高溫高壓環境下作業的現象，因此，在使用過程中很有可能出現故障，嚴重威脅到工業生產安全。為了能夠降低故障帶來的危害，盡可能減少出現故障的幾率，就需要深入分析故障出現的原因，做到具體問題具體應對。鑒于此，文章立足于自動化儀表（DCS）常見故障及成因，對具體的應對措施以及預防性維護方法展開如下探討。

[關鍵詞]自動化儀表;常見故障;預防性維護

[中圖分類號]TH86 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–0–03

Common Failures and Preventive Maintenance of DCS

Li Li

[Abstract]Automation instrumentation （DCS） is a tool widely used in industry. Due to the complex production environment of industry， automation instrumentation often faces the phenomenon of working in high temperature and high pressure environment. Therefore， it is very likely to malfunction during use. Threaten industrial production safety. In order to reduce the damage caused by the failure and minimize the probability of failure， it is necessary to analyze the cause of the failure in depth and deal with specific problems. In view of this， the article is based on the common failures and causes of automation instruments （DCS）， and discusses specific countermeasures and preventive maintenance methods as follows.

[Keywords]automatic instrument; common failure; preventive maintenance

1 自動化儀表（DCS）常見故障及成因

1.1 溫度控制儀故障及成因

由于自動化儀表（DCS）的作業環境多變，因此其內部出現故障的可能性也相對較大，這也是無法使DCS處于正常使用狀態的關鍵原因。比如，一旦DCS處于濕度或者溫度超出其內部元件所能承受的容差，就會引發溫度控制儀故障，即DCS測量滯后。如果長時間無法改善外部環境條件，就會導致DCS測量元件嚴重受損，進而降低測量精確度。

1.2 電源故障及成因

電源是確保DCS系統正常運行的主要原因，一旦電源出現問題，就需要快速找出問題所在，常見的引發電源問題的原因主要有：①配線、電纜、端子接頭接觸不良。②電源在運行過程中致使接頭松動。③由于受到外力作用導致螺栓連接位置接觸不良。④電源線阻抗增加或者絕緣層質量不達標。⑤外物腐蝕了電源線，致使電源線接觸不良。⑥電源線布線缺乏合理性。⑦地線布置不合理，磁信號嚴重影響了電源系統的運作。

1.3 網絡通信故障及成因

DCS系統的網絡節點眾多，除了人機界面的連接節點之外，同時還有連接中央處理器的節點。常見的網絡通行故障有操作員站掉線、服務器死機、通信中斷等。出現這種故障的原因除了來自于網絡堵塞和軟件設計不合理之外，還來源于以下幾個方面：

①在傳輸數據的過程中，某個節點為詢問數據，而其他節點缺少數據支撐，因此，就會出現詢問指令重復的現象，致使網絡堵塞。②破壞網絡通信介質。③DCS組態作業缺乏規范性，缺少合理的I/O連接，對于數據的讀取，由于負荷過載而出現了網絡堵塞問題。④在升級軟件之后，驅動程序無法順應硬件的要求。

1.4 軟件故障及成因

通常軟件故障的出現是由于編制錯誤而引起的，在軟件升級后或者DCS系統投入使用之后，通常情況下會增加大部分軟件程序編制工作的復雜程度，再加上組態人員交叉作業，就會增加軟件錯誤出現的概率，監控軟件以及安裝工作站工具是DCS系統所應用的軟件。故障主要體現為：

①主CPU組態、從CPU組態信息不一致，CPU無法正常初始化。（2）數據庫組態和通道連接信號無法有效匹配。（3）由于網絡通信阻塞導致系統混亂。（4）打印機失效。

1.5 液位儀表故障及成因

在DCS運行的過程中，可能會引發液位儀表故障，如果這種故障頻繁出現，就會引起液位數值以及儀表數值之間的差異。為了能夠盡可能避免這種現象，就需要相關工作人員密切觀察液位，并且及時采取對應的措施減少故障。

1.6 系統干擾故障及成因

在DCS的常見故障中，系統干擾也是一種常見故障，主要表現為接地不良以及屏蔽故障等。一旦出現這種類型的故障，就會引發參數錯誤問題，威脅到DCS的正常運行。所以，引發DCS故障的原因是DCS的運行環境復雜，使用大功率通信設備、切換備用電源以及屏蔽故障等，都有可能干擾DCS，進而引發系統干擾故障。

2 自動化儀表（DCS）常見故障處理方法

2.1 溫度控制儀故障處理

面對溫度控制儀故障，需要相關工作人員密切觀察DSC的顯示值，如果數值突然變大或變小，就說明測量元件或者測量回路出現了問題。如果溫度控制儀的波動速度比較慢，通過熱量守恒定律就可以判斷出故障來源于工藝問題。如果溫度控制儀的波動速度太快，就說明故障是由于系統問題而引起的。

2.2 電源故障處理

（1）電源故障是自動化儀表故障中較為普遍的故障類型之一，電源故障的產生和DCS模塊的使用時間相關，DCS模塊的使用時間越久就越容易出現電源故障，規避和處理故障的方法主要有以下幾點：

①在選擇電源模塊時以質量為標準進行嚴格篩選，并且對電源的冗余率進行調整。②在檢查維護時查看電源接線是否松動，如果出現松動情況，要及時處理。③規避和降低電磁的干擾，對電源的布線做出改進升級。④對電源的使用情況做詳細記錄，根據電源的使用壽命周期對電源進行定期更換，避免故障的發生。

（2）維護DCS系統電源最常見的方式有以下5種：

①對電源電纜接線、配線、端子排、螺絲等部件進行測溫檢查，避免因溫度過高而產生故障。②對電源配線、端子排、電纜接線處螺絲等進行檢查，查看是否連接正常，如果出現連接松動要及時調整，同時還要保證保險絲的容量符合電路圖要求。③對UPS電源的接線和其電源輸出進行檢測，如果存在問題就要做出及時處理。④為了防止單路電源出現長時間運作狀況的發生，就要在DCS電源報警發出以后及時找出故障問題所在，及時排除故障。⑤如果控制器出現故障或者故障和控制器有關聯，在這種情況下就要快速更換電源，如果不及時處理，就有可能造成控制器的設置初始化，所以要做好防范工作。

2.3 通信故障處理

由于降低網絡通信負荷的難度較大，而且也沒有低損耗切可行的辦法，所以解決網絡通信堵塞的方法就只能依靠于工作人員的日常維護和檢查，但是由于維護檢查的工作難度很大，所以為了解決通信網絡堵塞問題就要提高維護工作人員的工作能力，完善日常維護工作的方法和技巧，下面歸納處7條日常維護工作的方式。

（1）加強網絡監控工作，提升網絡的測試頻率，對網絡進行多頻次測試，對所有系統的通信負荷率進行針對性監測，及時發現異常狀況和調整網絡的數據輸出時間，降低網絡的符合。

（2）排除網絡運行的阻力因素，在進行檢測工作時，對DPU和數據站點做及時復位處理，刪除無用的數據文件。

（3）提升網絡運行的穩定性，應用雙層網結構構建DCS系統，對管理網絡和系統網絡進行分離。

（4）對網絡的硬件設施做定期檢查，確保散熱系統穩定運行，檢查各硬件之間的連接是否正常。

（5）采取單向輸出的方式進行數據傳送。

（6）加強溫度監測，在溫度的監測中增加CRT，提高監測效率，在溫度出現異常后及時發現并處理，避免因溫度過高而影響網絡的正常運行。

（7）在進行軟件升級時，要仔細檢查硬件參數是否符合軟件的運行環境，避免應軟硬件不配套而引發網絡故障，保障網絡系統正常運行。

2.4 軟件故障處理

軟件故障的出現頻率較少，引發軟件故障的原因在于對機組進行調試過程中，DCS系統能否穩定正常的運行，完善可靠的軟件起到決定性作用。因此，為了保證DCS系統的正常運行，就要在機組檢測調整前制定完善的檢修方案，并且嚴格按照方案要求進行，確保相關技術和數據的有效執行，規避因工作人員的失誤而導致軟件出現故障。同時也要對數據進行及時備份處理，避免軟件故障造成數據損失。

2.5 液位儀表故障處理

液位儀表出現故障的表現往往為儀表數值和液位數值之間出現差異，這種情況下就要對設備的導壓管進行檢查，一旦出現滲漏和側漏的狀況，就要對漏洞進行及時修補，保證系統的正常運行。

2.6 系統干擾故障處理

系統干擾故障的產生都是有干擾源的，所以為了避免系統干擾故障的產生，在DCS運行的過程中，工作人員要對系統進行及時巡查，對系統的運行環境進行優化，排查可能出現的干擾源，確保信號線的安全環境，對系統干擾故障做好預防工作。

3 自動化儀表（DCS）常見故障預防性維護措施

3.1 提高維護人員的專業能力

對于自動化儀表（DCS）的預防性維護，需要從維護人員的專業能力出發，強化維護人員的培訓工作，積極鼓勵維護人員學習相關的專業知識，掌握預防性維護方法，以便能夠及時發現故障中的安全隱患，盡可能減少故障出現的概率，降低故障帶來的損失。同時，為了能夠達到預防性維護DCS系統的目的，還需要維護人員具備靈活使用各種檢查方法以及維護方式的能力，以便快速找出故障，分析故障原因，在此基礎上采取針對性的維護措施。

3.2 建立健全檢查制度

DCS預防性維護工作的開展，必須嚴格按照相關指導文件以及規范標準的要求，結合實際情況制定預防性維護方案，確保該項工作的落實有據可依。同時，還需要定期做好檢查以及巡視工作。此外，對于實際開展預防性維護工作中遇到的各種問題，需要做好相關記錄，規范記錄的形式和內容，如實記錄故障現象、故障原因以及故障的處理方式。這樣一來不僅能夠豐富相關維護人員的工作經驗，還有利于為后期相關維護工作的進行提供可靠的依據。

3.3 全面開展預防性維護

要想提升預防性維護工作效果，就需要從全局出發做好預防性維護工作。

（1）全面檢查自動化儀表（DCS），做好冗余電源以及控制器服務器的測試工作，并且徹底清理控制站機籠、計算機內部以及電源箱等部件的灰塵。

（2）檢查和維護系統供電線路，準確測試UPS的供電能力，優化放電處理工作。

（3）及時檢查和維護接地系統，檢查接地電阻以及端子。

（4）為避免數據丟失，就需要做好所有軟件數據的備份工作。

3.4 加強巡查管理

在進行自動化儀表（DCS）預防性維護工作的過程中，需要嚴格按照相關規章制度做好巡查管理工作，盡可能確保維護工作效果。實際巡查作業的實施，應該結合具體情況制定對應的維護檢修流程以及內容，合理規劃檢修時間，以便在短時間內高效開展相關的檢修以及巡查工作，以此來最大限度提升預防性維修效率。比如，對于壓力變送器、液位計以及差壓變送器中經常用到的DCS，由于很容易積灰，所以在對其進行巡查管理時，需要制定科學合理的排污方案，以此來推動DCS的安全穩定運行。

3.5 做好防腐蝕與防雷工作

盡管DCS的自動化控制功能良好，但是在實際使用過程中也會受到來自雷電以及腐蝕等外界因素的影響，進而引發故障。對此，對于DCS的預防性維護就需要做好防雷和防腐蝕工作。存在于DCS中的易腐蝕元件相對較多，而強酸、強堿以及腐蝕性氣體都有可能腐蝕這些元件，一旦敏感元件受到腐蝕，就會使DCS的數據出現誤差，為了避免這種現象的出現，就需要做好敏感元件的質量檢查工作，選用合金以及非金屬等不易腐蝕的材料元件，并且運用隔離液做好防腐處理工作。為了能夠有效提升DCS的防雷性能，在條件允許的情況下，還需要優先使用防雷性能良好的懸式絕緣子。

4 結束語

面對我國工業快速發展的現狀，自動化儀表的應用范圍仍然在逐漸擴展，然而，面對復雜的作業環境，自動化儀表的醫用難免會出現一些故障，因此，為了能夠充分發揮出自動化儀表的作用，使儀表系統處于高效運行的狀態，就需要做好自動儀表的預防性維護工作，以此來推動工業化的進一步發展，為我國經濟效益的提升提供可靠的保障。

參考文獻

[1] 胡天南.DCS系統常見故障分析[J].科技創新導報，2019，16（4）：149-150.

[2] 袁子陵.自動化儀表（DCS）常見故障以及預防性維護分析[J].化工設計通信，2018，44（11）：123.