摘要:近年來,DCS集散控制系統(tǒng)的應用領域在逐年不斷發(fā)生擴大。它與普通的電器產(chǎn)品一致,DCS集散控制系統(tǒng)作為一種操作系統(tǒng),它在長期的使用和運行過程中也有可能因外界或自身的各種因素而出現(xiàn)不同類型的故障。因此,為保證生產(chǎn)過程的高效有序性,要對DCS系統(tǒng)的故障及早發(fā)現(xiàn)和解除。
關鍵詞:DCS集散控制系統(tǒng);故障;維護;解決
中圖分類號:TP3 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 09-0000-02
通常來說,集散控制系統(tǒng)(DCS)是以微處理器為基礎的集中分散控制系統(tǒng),它對生產(chǎn)工藝過程進行集中的監(jiān)控、操作、管理和分散控制,簡稱DCS系統(tǒng)。DCS的核心部分元件是微型處理器,在DCS系統(tǒng)中主要使用的技術類型包括:電腦技術、網(wǎng)絡通信技術、陰極射線管技術、控制監(jiān)視測量技術、微信號處理技術、人機接口等技術。這種新型的控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的半自動化或自動化控制系統(tǒng)相比,DCS在控制、操作指導、安全操作、數(shù)據(jù)的處理等各個方面的所體現(xiàn)出來的性能均較為優(yōu)越,特別適合于大中型工礦企事業(yè)單位的自動化生產(chǎn)體系的構建或者重新改造。集散控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中的廣泛應用,大大有效地提高了生產(chǎn)以及管理的效率,并且從根本上推動了國內生產(chǎn)自動化水平的發(fā)展,所以在DCS系統(tǒng)的日常運行以及管理中,管理人員或者使用人員一定要加強DCS系統(tǒng)的故障分析和維護管理能力,進而才能保證其安全、平穩(wěn)運行。
一、集散控制系統(tǒng)(DCS)的常見故障
目前,在國內使用的DCS系統(tǒng)中,系統(tǒng)管理人員或者系統(tǒng)的維護人員必須對該系統(tǒng)各種類型的故障特點進行深入的了解,才能在實際應用中對DCS系統(tǒng)故障分析方法的合理選擇,從而控制DCS系統(tǒng)故障的發(fā)生率到最低范圍。常見的故障表現(xiàn)主要包括軟件使用故障、網(wǎng)絡傳輸故障、操作性能故障、電源使用故障以及外界對系統(tǒng)的干擾故障等,筆者就這幾方面的故障分述如下。
(一)軟件方面的使用故障
DCS系統(tǒng)所應用到的軟件復雜而繁多,這些軟件共同構成了DCS集散控制系統(tǒng)的軟件操作系統(tǒng),其中應用到的軟件主要包括有服務器軟件、操作員站軟件、工程師使用軟件、組態(tài)軟件等,在實際建構中由于系統(tǒng)中各部分軟件的供應商等級不一,使得系統(tǒng)各結構單元的質量不一,同時其兼容性也不一,這可能導致DCS系統(tǒng)的整體運行中會出現(xiàn)不同的軟件發(fā)生沖突的現(xiàn)象,進而導致整個DCS系統(tǒng)的整體運行會受到嚴重的影響。
(二)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸故障
DCS控制系統(tǒng)自己本身就是一個微型的局域網(wǎng)絡系統(tǒng),所以在系統(tǒng)實際操作以及運行中可能出現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸故障的概率也相對比較大。目前為止,在國內應用的大多數(shù)DCS系統(tǒng)都是使用工業(yè)以太網(wǎng),系統(tǒng)運行在實際引發(fā)網(wǎng)絡故障的原因表現(xiàn)為網(wǎng)絡關卡故障、網(wǎng)絡線路的接觸不良、協(xié)議的地址標識錯誤、軟件的故障以及通信設備技術故障等。
(三)操作性能故障
DCS集散控制系統(tǒng)的主要的操作性能故障大多數(shù)原因是由于人為的因素造成的,具體表現(xiàn)為系統(tǒng)過程通道硬件自身故障、操作員站軟件存在缺陷或設備負荷過重,導致不響應以及系統(tǒng)的負荷率過高,從而導致整個DCS系統(tǒng)不能正常工作。
(四)電源使用故障
DCS集散控制系統(tǒng)的電源使用故障主要表現(xiàn)為以下幾個方面,安全保險裝置的配置不合理或者沒有電壓的輸出,備用的DCS系統(tǒng)電源不能無擾切換。電源性能使用故障的診斷情況主要是根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)燈的亮滅情況以及輸出的電壓的穩(wěn)定性能。
(五)外界對系統(tǒng)的干擾故障
外界信息對系統(tǒng)的干擾是導致DCS集散控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的最主要因素,特別是針對大型電力設備以及其他的電子設備的信號干擾過于嚴重。另外,大功率的手機以及其它通信設備對DCS系統(tǒng)造成的干擾也不容小視。
二、DCS系統(tǒng)的故障判別分析方法及處理方法
隨著現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的自動化水平的逐步提高,DCS集散控制系統(tǒng)在很多企業(yè)都慢慢代替了常規(guī)的儀器以及檢測裝置,這些優(yōu)越性能已經(jīng)被廣大的操作人員或者管理人員所廣泛接受。但是在DCS系統(tǒng)發(fā)生故障時必須要及時地發(fā)現(xiàn)。如果當DCS系統(tǒng)出現(xiàn)不能夠正常運行的現(xiàn)象時,系統(tǒng)管理人員以及維護人員就應該及時用科學適當?shù)姆椒▽收线M行分析,以便于及時的通知專業(yè)技術人員對系統(tǒng)的故障進行維修。目前,在我國國內的集散控制系統(tǒng)的運行管理經(jīng)驗中,比較常見的故障分析方法主要包括以下幾種:
(一)離線系統(tǒng)法
離線法就是指通過分離出DCS集散控制系統(tǒng)的某個被懷疑有故障的元件查找分析故障原因的方法,這種離線的分析方法操作比較簡單明了,主要適合用于擁有總線結構的DCS系統(tǒng)。當DCS集散控制系統(tǒng)報警出現(xiàn)諸如“鉗死”等異?,F(xiàn)象時,系統(tǒng)的管理或操作人員可以依次從總線上拔出各個元件板,并且在每拔出一塊元件板時認真的觀察并記錄DCS集散控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)是否正常,當某個元件系統(tǒng)的報警信息或異常現(xiàn)象被消除的時候,就可以判斷出故障的具體位置在哪里了。
(二)系統(tǒng)的在線測試法
在系統(tǒng)靜止停運的狀態(tài)時,DCS集散控制系統(tǒng)各個元件板上的性能故障并不會集中表現(xiàn)出來,除非是使用專業(yè)的檢測儀器設備進行相關參數(shù)的測量,系統(tǒng)在靜止狀態(tài)下的故障類型或者具體位置才能被檢查出來。DCS控制系統(tǒng)故障的在線測試法正是基于各分部元件的動態(tài)性能,通過動態(tài)的在線分析方法來找尋故障的發(fā)生原因,不過在進行故障分析之前,操作人員必須能夠保證DCS系統(tǒng)各元件在靜態(tài)狀態(tài)下面能夠正常工作。
(三)操作人員的直接觀察法
對DCS系統(tǒng)的各個表征進行觀察以確定系統(tǒng)故障分析是最為簡潔的一種方法,操作管理人員可以利用眼、耳、手、鼻等感官的器官來直接觀察所檢修的元件器具模塊??梢圆榭幢O(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)變化情況,如果經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)長時間不變,控制分組畫面中手動無法自動切換轉變或無法手動修改原來的數(shù)據(jù)等。查看操作站的工作情況,如果及時的發(fā)現(xiàn)某個操作工作站出現(xiàn)死機、監(jiān)控畫面數(shù)據(jù)更新不及時等情況時要及時檢查是什么原因,確定是某一個工作站還是相關局域網(wǎng)的幾個工作站。然后維修。系統(tǒng)管理或者維護人可以利用眼睛直接觀察元件有無發(fā)燙而發(fā)生變色或者燒壞的現(xiàn)象;用耳朵聽系統(tǒng)運行時是否有異常的聲響,用鼻子聞是否有無元件燒焦糊的異常氣味;同時用手觸摸元件表面的溫度,判斷是否有過熱或者松動等不正常的現(xiàn)象。但是觀察法的缺點是它只適用于比較簡單的DCS集散控制系統(tǒng)故障分析,并且其所判定的故障結果不能作為最終的分析判斷結果。
(四)參數(shù)相同元件的系統(tǒng)代入法
在諸多DCS集散控制系統(tǒng)的故障分析方法中,參數(shù)的代入法的應用比較多,它最主要的操作程序是在尋找到故障的原因以后但是一時之間又沒有原裝同型號的組件時,就可以采用參數(shù)滿足使用要求的其余型號的組件暫時代替使用。但是在代替使用前要由專業(yè)技術人員做風險評估,以確定在該元件帶入系統(tǒng)中不會出現(xiàn)任何安全事故或者信息的錯誤傳遞等。同時要注意參數(shù)相同元件的系統(tǒng)代入法的應用只能保證DCS集散控制系統(tǒng)的短期內的正常運行,在能夠找到原來相同型號組件后要及時更換掉代用的元件,以免出現(xiàn)嚴重的系統(tǒng)故障或者安全事件。
三、DCS控制系統(tǒng)的維護管理制度措施
DCS集散控制系統(tǒng)的成本造價普遍較為昂貴,并且其精密度、靈敏度的要求也相對的比較高。所以在DCS系統(tǒng)運行中,加強系統(tǒng)日常的維護管理是十分重要的并必要的,而且有利于及時排除故障,有效地降低DCS系統(tǒng)的故障發(fā)生率,從而更好地發(fā)揮系統(tǒng)的實用性和安全性。
1.DCS集散控制系統(tǒng)的軟件的備份是整個系統(tǒng)日常使用過程中不可忽視的維護管理手段之一,應用軟件的程序必須要隨時及時的備份,對數(shù)據(jù)庫進行的修改同時也有必要保存到工程師站,還必須應該保存到軟盤或其它的存儲介質上。但千萬要注意備份用的磁盤不應當超期使用,以防止數(shù)據(jù)的丟失。并且要加強軟件的檢查和軟件功能的試驗,按照電腦設備的通用方法進行檢查。
2.應隨時保持DCS集散控制系統(tǒng)運行的外界環(huán)境的可靠性,定期對相關的儀器設備,元件進行除塵清潔處理,否則可能會由于元器件的散熱不良問題而導致設備出現(xiàn)故障,引發(fā)儀表的信號接觸不良,從而影響企事業(yè)單位的正常安全生產(chǎn)。同時要控制好系統(tǒng)工作時環(huán)境的溫度變化,一般要控制在±5℃以內,避免溫度過高而引起設備發(fā)生故障,而最終導致系統(tǒng)的不可逆損壞。
四、結論
DCS系統(tǒng)在發(fā)生故障時,操作管理人員有必要掌握一定的判斷方法,并要及早的發(fā)現(xiàn)問題,進行適當?shù)奶幚?,以避免或者減少故障對工藝控制的影響??偠灾贒CS集散控制系統(tǒng)的故障分析與維護管理中,系統(tǒng)管理和維護人員需要加強自身技術學習和研究,并必須全面了解DCS集散控制系統(tǒng)運行的原理和軟件管理規(guī)范,才能夠較好地開展工作,從而保障DCS集散控制系統(tǒng)的安全高效有序運行。
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