關(guān)于DCS集散控制系統(tǒng)的故障原因及運(yùn)行管理的探討

曾友生

（哈爾濱金山實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

DCS為DistributedControlSystem的英文縮寫，即集散控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)是70年代中期發(fā)展起來的以微處理機(jī)為基礎(chǔ)的集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)。目前，它已成為工業(yè)過程控制的主流，成為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)或計(jì)算機(jī)集成作業(yè)系統(tǒng)(CIPS)中的主角。DCS由于它的可靠性、靈活性、人機(jī)交互的友好性、網(wǎng)絡(luò)通信的方便性等優(yōu)點(diǎn)，已受到工程操作人員的歡迎和企業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)層的青睞。盡管DCS的價(jià)格比較昂貴，且全部功能對(duì)DCS來說還遠(yuǎn)未發(fā)揮，然而國(guó)內(nèi)大中型企業(yè)用DCS來更換常規(guī)儀表，已成為一種潮流和趨勢(shì)。

1 DCS集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1 DCS雖然品種繁多，但都是由操作站、控制站和數(shù)據(jù)通信總線等構(gòu)成的。用戶可依據(jù)自己被控系統(tǒng)的大小和需要，選用或配制不同類型、不同功能及不同規(guī)模的集散控制系統(tǒng)。

1.2 DCS都采用分布式結(jié)構(gòu)形式，控制和故障相對(duì)分散，從根本上提高系統(tǒng)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的能力和抗故障能力。

1.3 通過高速數(shù)據(jù)通信總線把檢測(cè)、操作、監(jiān)視、管理等部份有機(jī)地連接成一個(gè)整體，可以進(jìn)行集中顯示和操作，從而使系統(tǒng)組態(tài)和操作更為方便，且大大提高了排除系統(tǒng)故障及調(diào)整操作的速度。

1.4 DCS的處理器、內(nèi)部總線、電源、控制用輸入／輸出插件等均采用雙重配置，系統(tǒng)內(nèi)部有很強(qiáng)的自診斷功能。在DCS的現(xiàn)場(chǎng)接口、各級(jí)的人機(jī)接VI及各級(jí)控制器都采用了冗余技術(shù)，對(duì)某些重要的控制回路還采用手動(dòng)作為自動(dòng)的備用，因而提高了系統(tǒng)的可靠性。這對(duì)要求長(zhǎng)期不問斷正常工作的過程控制系統(tǒng)來說是十分重要的。

2 DCS集散控制系統(tǒng)的故障原因及處理

2.1 查看監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)

經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間不變，且?guī)讉€(gè)數(shù)據(jù)或所有數(shù)據(jù)都不變；控制分組畫面中。手動(dòng)自動(dòng)無法切換，或手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)后.一經(jīng)確認(rèn)，又恢復(fù)為原來的數(shù)據(jù)，修改不過來；趨勢(shì)圖畫面中，兒條趨勢(shì)都為直線不變；監(jiān)控畫面中.多個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)波動(dòng)較大。判斷波動(dòng)數(shù)據(jù)是否為工藝上相關(guān)參數(shù)，若是相關(guān)參數(shù)則通知儀表及微機(jī)人員檢查?？词欠衲痴{(diào)節(jié)系統(tǒng)波動(dòng)引起相關(guān)參數(shù)變化，同時(shí)將相關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)打到手動(dòng)狀態(tài)，必要時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種情況是由于幾個(gè)相關(guān)參數(shù)中某一參數(shù)波動(dòng)引起其他參數(shù)變化，并不是控制系統(tǒng)本身故障。若波動(dòng)數(shù)據(jù)工藝上彼此并無直接影響. 則可能為微機(jī)某卡件發(fā)生故障，立即將相關(guān)自調(diào)系統(tǒng)打到手動(dòng)調(diào)節(jié)，必要時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)，通知微機(jī)及儀表人員檢查。

2.2 查看操作站工作情況

當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)操作站死機(jī)。監(jiān)控畫面數(shù)據(jù)不刷新，調(diào)節(jié)畫面不起作用，查看右上方系統(tǒng)報(bào)警指示燈是否正常，并檢查其他操作站是否工作正常.若正常，則僅該操作站有問題。通知微機(jī)維修人員修理。若其他操作站數(shù)據(jù)也不變。則為系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，立即通知維修人員檢查網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行情況，進(jìn)行修復(fù)。

2.3 觀察操作站的斷電情況

若部分操作站突然無顯示，則說明UPS或市電斷電，立即通知微機(jī)維修工進(jìn)行維修。若有電的操作站可正常監(jiān)控，此時(shí)不會(huì)影響控制系統(tǒng)的正常調(diào)節(jié)。

2.4 注意控制站全部斷電的情況

電源故障問題較多，保險(xiǎn)配置不合理，備用電源不能自投，電源波動(dòng)引起保護(hù)誤動(dòng)及接插頭接觸不良易造成無電源。針對(duì)電源故障處理相對(duì)比較容易。首先，認(rèn)真核對(duì)保險(xiǎn)的配置及容量，真正起到保險(xiǎn)的作用；其次，UPS的配備很重要。它可以在電源波動(dòng)時(shí)也能保證系統(tǒng)正常供電，而且要考慮冗余和備用問題。由于所有控制站設(shè)備均為雙路供電。一路UPS.一路市電，所以這種情況的發(fā)生幾率很小。當(dāng)控制站全部斷電后，監(jiān)控畫面上兩個(gè)系統(tǒng)報(bào)警紅燈亮，通訊中斷，數(shù)據(jù)全部不刷新，所有自詞系統(tǒng)完全失控，調(diào)節(jié)閥將恢復(fù)到初始狀態(tài).氣開閥全關(guān)，氣關(guān)閥全開。此時(shí).應(yīng)立即緊急處理或停車。同時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作。

2.5 過程通道故障

過程通道故障出現(xiàn)最的多的是I／O卡故障：I／O卡故障一般的判斷與處理，通過系統(tǒng)診斷，更換通道或通過更換備用件處理，至于其內(nèi)部元件老化或是其他原因造成的損壞。一般熱控制人員不好判斷。I／O卡的檢修一般是由廠家處理，目前的熱控檢修人員的手段還不能達(dá)到像檢修常規(guī)儀表那樣檢修。而且生產(chǎn)廠家的I／0卡件已制造成一體化的趨勢(shì)，這樣只能購(gòu)買備件。好在這類故障只是在調(diào)試階段出現(xiàn)較多。正常運(yùn)行中出現(xiàn)幾率很低。一次元件或控制設(shè)備出現(xiàn)故障有時(shí)不能直接被操作員發(fā)現(xiàn)，只有異?；驁?bào)警后才通知熱控人員處理。這樣對(duì)檢修人員和運(yùn)行人員的素質(zhì)要求就要提高，運(yùn)行人員要詳細(xì)介紹故障前后的狀態(tài)便于熱控檢修人員能夠快速、準(zhǔn)確地處理缺陷。減少故障的擴(kuò)大化，另外許多DCS廠家在產(chǎn)品宣傳上都支持卡件熱撥，做為控制人員，在運(yùn)行中更換卡件時(shí)一定要做好安全防護(hù)措施否則會(huì)引起系統(tǒng)變化或負(fù)荷變化，尤其數(shù)字量卡件。

現(xiàn)階段我們還未形成完善的故障診斷專家系統(tǒng)，但機(jī)器的故障隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員還是有一些問題解決不了。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，DCS的遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)也是一種非常可行的方法。當(dāng)DCS出現(xiàn)故障時(shí)，DCS用戶需要得到DCS廠家維護(hù)專家的技術(shù)支持與幫助，特別是DCS供應(yīng)商的技術(shù)支持。如果企業(yè)用戶的DCS在需要時(shí)能夠立刻與DCS供應(yīng)商的用戶技術(shù)支持部門的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，由DCS供應(yīng)商系統(tǒng)技術(shù)專家對(duì)該DCS進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)，這在DCS的故障診斷專家系統(tǒng)未成熟之前有著相當(dāng)重要的意義?？傊?，DCS的故障診斷還有待于我們進(jìn)一步完善、豐富和發(fā)展。

3 DCS集散控制系統(tǒng)的運(yùn)行管理

DCS集散控制系統(tǒng)的運(yùn)行管理是指系統(tǒng)的巡檢。熱工保護(hù)的投退，DCS軟硬件的監(jiān)督管理。

3.1 軟件的備份管理，應(yīng)用軟件(數(shù)據(jù)庫(kù))應(yīng)及時(shí)備份，對(duì)極小的改動(dòng)可做記錄；對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改同時(shí)要保存到工程師站，還應(yīng)保存到軟盤或其他硬盤上。但注意備份磁盤不應(yīng)超期使用，以防數(shù)據(jù)丟失。

3.2 軟件檢查與功能試驗(yàn)。應(yīng)按照計(jì)算機(jī)設(shè)備的通用方法檢查。主要是檢查各級(jí)權(quán)限的設(shè)置；嚴(yán)禁使用非DCS軟件；嚴(yán)禁未授權(quán)人員進(jìn)行組態(tài)。

3.3 熱工保護(hù)的投退應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工作票制度。檢修某一運(yùn)行設(shè)備時(shí).要采取正確隔離措施，以防發(fā)生相關(guān)設(shè)備的聯(lián)反應(yīng)。針對(duì)以上常見故障，為了避免故障的發(fā)生和減少發(fā)生的次數(shù)，應(yīng)制定嚴(yán)格的檢修、維護(hù)和定期檢查制度，認(rèn)真填寫DCS設(shè)備巡視檢查卡。對(duì)各種小缺陷及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理。DCS發(fā)生故障時(shí)，操作工應(yīng)掌握一定的判別方法，及早發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行適當(dāng)處理，可以避免或者減少對(duì)工藝控制的影響。

結(jié)束語(yǔ)。總之，鑒于作者有限的知識(shí)和實(shí)踐，我們認(rèn)為在過程控制中DCS本身的可靠性是非常好的，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的多數(shù)故障是因?yàn)椴僮鞑划?dāng)或由于環(huán)境因素而導(dǎo)致發(fā)生。即使我們有世界上最先進(jìn)的故障診斷系統(tǒng)，在生產(chǎn)實(shí)際中也不可避免地有故障的產(chǎn)生和設(shè)備的損失，所以我們應(yīng)該加強(qiáng)日常維護(hù)，防范故障的發(fā)生。我們必須加強(qiáng)以下管理措施：加強(qiáng)DCS的環(huán)境和操作管理；加強(qiáng)防靜電措施和良好的屏蔽措施，控制室要加強(qiáng)防雷措施并應(yīng)該有安全可靠的接地系統(tǒng)。只有嚴(yán)格管理和積極采取有效的預(yù)防措施，加上先進(jìn)的故障診斷與處理方法，才能保證DCS安全可靠。

[1]蒼洪途,任麗茹.電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究.阿城電器股份有限公司；阿城電器股份有限公司；黑龍江阿城【期刊】吉林電力，2005-02-28.