王振云,王雪偉
(內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 014300)
內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司目前有3套CS3000 DCS 系統(tǒng),聚氯乙烯生產(chǎn)線、乙炔生產(chǎn)線及脫鹽水生產(chǎn)線。在五年多的DCS 系統(tǒng)維護(hù)中遇到過(guò)很多的問(wèn)題,就這些問(wèn)題加以分析提出DCS 系統(tǒng)常規(guī)維護(hù)必須注意的事項(xiàng),為系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
目前,DCS 系統(tǒng)種類繁多,應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,但常用的DCS 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大同小異,主要有總線型、環(huán)型、星型。億利化學(xué)工業(yè)公司的系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。組態(tài)平臺(tái)采用橫河CS3000系統(tǒng)?,F(xiàn)場(chǎng)儀表通過(guò)HART 協(xié)議接入DCS 系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是基于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
圖1 億利化學(xué)CS3000系統(tǒng)架構(gòu)示意圖
該公司使用的橫河CS3000的特點(diǎn)是:(1)連續(xù)反饋控制,斷續(xù)連續(xù)控制,具有豐富的計(jì)算功能;(2)采用PC 硬件技術(shù),基于WINDOWSXP,OPC 開放軟件,采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)和接口;(3)簡(jiǎn)潔開放的組態(tài),清晰高效的操作,快捷簡(jiǎn)單的維修;(4)系統(tǒng)冗余,故障自動(dòng)診斷和隔離和在線維護(hù)成本低。硬件配置見圖2。主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(I/O 系統(tǒng))、組態(tài)站、操作站、OPC 數(shù)據(jù)站、批量服務(wù)器?;镜挠布S護(hù)是從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)開始,具體包括數(shù)據(jù)采集卡件,組態(tài)站,操作站等[1]。
數(shù)據(jù)采集卡件分為AI/AO(模擬量輸入輸出).DI/DO(數(shù)字量輸入輸出)還有RTD(溫度)卡件。采集信號(hào)又分為有源、無(wú)源信號(hào),不同的信號(hào)在接入系統(tǒng)時(shí)需要對(duì)卡件做相應(yīng)的設(shè)置,才能保證數(shù)據(jù)的正確采集及保證卡件通道的安全。數(shù)據(jù)采集也見圖2。
圖2 CS3000數(shù)據(jù)采集原理圖
AI 模擬量輸入信號(hào)一般為4~20 mA 或者1~5 V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),在接入DCS 系統(tǒng)時(shí),經(jīng)過(guò)MTL5042的安全柵進(jìn)行隔離;AO 模擬量的輸出時(shí)也經(jīng)過(guò)安全柵MTL5045進(jìn)行輸出隔離;DI 和DO 數(shù)字量的輸入輸出是通過(guò)繼電器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成干觸點(diǎn)的方式對(duì)內(nèi)輸入或?qū)ν廨敵?,這樣,不會(huì)因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備過(guò)來(lái)的大電流或者擾動(dòng)損壞比較昂貴的采集卡件。
通常,采集卡件都是統(tǒng)一安裝在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的DCS 機(jī)柜間中,這樣,可以避免設(shè)備的震動(dòng)。機(jī)柜間中配有工業(yè)大功率空調(diào)來(lái)控制溫度、濕度以及通風(fēng),對(duì)采集卡件的環(huán)境起到良好的作用,環(huán)境對(duì)于數(shù)據(jù)采集卡件的正常健康的運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。
這里所說(shuō)的電源既包括系統(tǒng)電源UPS,也包括機(jī)柜間內(nèi)的分支電源,也就是數(shù)據(jù)采集卡件的電源和現(xiàn)場(chǎng)儀表供電的電源,見圖3。
UPS 電源在正常使用情況下,對(duì)主機(jī)的維護(hù)很少,主要是防塵和定期除塵,特別是該公司所處的內(nèi)蒙古西北地區(qū)空氣比較干燥,空氣灰粒比較多,遇到潮濕的空氣,就會(huì)在UPS 內(nèi)沉積導(dǎo)致不可預(yù)知的后果。目前,UPS 電源都是并聯(lián)冗余,具備熱備功能,有利于單臺(tái)維護(hù)。在CS3000中有單獨(dú)的UPS 報(bào)警警告,當(dāng)UPS 出現(xiàn)不正常情況時(shí)系統(tǒng)接收來(lái)自UPS 的故障信號(hào)在上位畫面中和報(bào)警中提醒維護(hù)人員檢查UPS 并解決故障保證UPS 正常運(yùn)行。在日常維護(hù)中,主要是對(duì)UPS 室的環(huán)境溫度和濕度的監(jiān)測(cè),檢查電池外觀,有無(wú)變形和泄漏,連接處是否有松動(dòng)現(xiàn)象,主機(jī)是否在主回路運(yùn)行。
圖3 系統(tǒng)供電
機(jī)柜間內(nèi)的分支電源一般是將220AC 轉(zhuǎn)為24DC,在日常維護(hù)中,應(yīng)該注意電源的運(yùn)行指示燈和散熱情況。這里的電源都是并聯(lián)冗余的而且電源機(jī)柜里都有雙風(fēng)扇進(jìn)行散熱,應(yīng)對(duì)機(jī)柜內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)一般室溫控制在23 ℃左右為最佳。
工程師站是進(jìn)行下裝組態(tài)的是程序正常安全運(yùn)行的核心,應(yīng)當(dāng)禁止無(wú)關(guān)人員入內(nèi),服務(wù)器是用來(lái)運(yùn)行批量程序的,有主機(jī)和備機(jī)之分,在一臺(tái)出現(xiàn)問(wèn)題后,切換到另一臺(tái)正常運(yùn)行,不經(jīng)允許任何人不得更改服務(wù)器中的加料工藝參數(shù)。操作站供操作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控,因?yàn)檫@些操作站不停地運(yùn)行,只有在檢修期間才能停機(jī)休息,所以,操作站的散熱尤為重要。操作臺(tái)上都已安裝風(fēng)扇進(jìn)行散熱,要定期對(duì)空氣過(guò)濾進(jìn)行清理。操作站的配置一般為普通的戴爾商用機(jī),配件是通用且容易購(gòu)買的,所以,操作臺(tái)可以脫離DCS 系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。
軟件包括操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序、控制系統(tǒng)軟件、Keycode 盤、控制組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)(工程)的維護(hù)為了確??刂平M態(tài)數(shù)據(jù)是最新的和完整的,維護(hù)人員要對(duì)以上軟件定期備份,且針對(duì)實(shí)際使用中的光盤和軟盤的容易磨損的缺點(diǎn),注意多做備份,并采用移動(dòng)硬盤、U 盤等備份形式確保各軟件的完整保存。
維護(hù)人員要定期對(duì)工程師站、操作站以及服務(wù)器做工程備份并對(duì)硬盤空間進(jìn)行檢查和磁盤碎片整理。這樣,可提高系統(tǒng)運(yùn)行速度,減少由于系統(tǒng)崩潰造成的操作站沒有規(guī)律死機(jī)的次數(shù),減少維護(hù)成本。
控制軟件是指CS3000組態(tài)軟件,在正版WINDOS 平臺(tái)上安裝了CS3000組態(tài)軟年后,嚴(yán)禁安裝與系統(tǒng)無(wú)關(guān)的軟件,其中包括一些殺毒軟件,因?yàn)榘惭b會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)不穩(wěn)定因素。CS3000系統(tǒng)本身具有自身監(jiān)視功能,可通過(guò)系統(tǒng)狀態(tài)窗口檢查CPU 的工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集卡、網(wǎng)絡(luò)通訊是否有故障點(diǎn)、冗余卡件是否有帶病運(yùn)行狀況。如果有上述情況應(yīng)及時(shí)更換,保證系統(tǒng)安全有效運(yùn)行。此外,對(duì)于重要的工程師站可以借助于第三方軟件如GHOST,NORTON 等軟件完美、安全、經(jīng)濟(jì)的備份,使維護(hù)工作量大大減少。
霧霾天氣極嚴(yán)重在影響DCS 系統(tǒng)。影響DCS系統(tǒng)的環(huán)境因素是溫度、濕度、震動(dòng)、粉塵、散熱、通風(fēng)。一般來(lái)說(shuō),現(xiàn)場(chǎng)與DCS 系統(tǒng)有一定的安全距離,可避免現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的震動(dòng)粉塵給系統(tǒng)帶來(lái)的不確定因素。溫度是由大功率工業(yè)空調(diào)來(lái)控制,應(yīng)避免溫度溫差大幅度地跳動(dòng),因?yàn)榭儆陔娮赢a(chǎn)品,急劇變化的溫差會(huì)使電路板凝露,造成系統(tǒng)的硬件損壞。
總之,當(dāng)出現(xiàn)較大規(guī)模的硬件故障時(shí),最大的可能是由于DCS 系統(tǒng)環(huán)境維護(hù)不力而造成的系統(tǒng)運(yùn)行故障,除當(dāng)時(shí)采取緊急備件更換和系統(tǒng)清潔工作外,還要及時(shí)由廠家專業(yè)技術(shù)支持工程師進(jìn)一步確認(rèn)和排除故障。
不同品牌的DCS 系統(tǒng)有不同的維護(hù)方式方法,但原理基本相同,都是要保證生產(chǎn)過(guò)程控制平穩(wěn)、運(yùn)行穩(wěn)定、安全生產(chǎn)。系統(tǒng)維護(hù)管理人員應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)和生產(chǎn)設(shè)備控制情況,制定適合本單位的維護(hù)策略和方式方法。做到合理、系統(tǒng)、定期維護(hù),保障安全,節(jié)約維護(hù)成本,做到效益最大化。
[1]趙 斌.淺析DCS集散控制系統(tǒng)的故障原因及運(yùn)行管理.科技資訊,2011,(16):107.