化工廠DCS系統(tǒng)常見故障分析及應(yīng)對策略探討

（新疆天偉化工有限公司，石河子市，832000） 郭興圓

伴隨計算機以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)日益更新，這在很大程度上帶動了控制系統(tǒng)的進步，特別是分布式控制系統(tǒng)獲得非常明顯的進展。DCS需具備實時把數(shù)據(jù)與信號傳輸至上一級的性能，不存在任何的滯留現(xiàn)象，這同樣屬于判斷DCS系統(tǒng)性能高低的關(guān)鍵指標(biāo)之一。當(dāng)前，一些企業(yè)引入了DCS系統(tǒng)，將其當(dāng)做控制系統(tǒng)，同時，部分公司還把電氣控制與其進行結(jié)合，DCS控制系統(tǒng)質(zhì)量高低決定著其控制的設(shè)備的運行狀況，并能夠關(guān)系著公司的健康持續(xù)發(fā)展。另一方面，用戶的需求同樣在逐漸提升，使得DCS系統(tǒng)面臨一系列新的挑戰(zhàn)，DCS系統(tǒng)必須始終和新設(shè)備相匹配，電廠的許多設(shè)備為能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制，同樣在推動這一個系統(tǒng)不斷向前發(fā)展。然而，所有設(shè)備與控制系統(tǒng)均無法避免出現(xiàn)這樣那樣的故障，使用的時候，DCS系統(tǒng)同樣也發(fā)生一些問題，控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候?qū)﹄姀S的順利運行產(chǎn)生負(fù)面作用，甚至?xí)l(fā)較為嚴(yán)重的事故，對電廠職工安全生產(chǎn)造成影響，使得電廠蒙受很大的損失。鑒于這一個方面的原因，必須熟練要掌握DCS系統(tǒng)的常見問題及解決措施，才能防止重大事故的發(fā)生。因此，根據(jù)DCS系統(tǒng)的構(gòu)成及其功能特點，研究了其各種故障及其具體的原因，并提出解決方法。

1 DCS系統(tǒng)的構(gòu)成分析

DCS系統(tǒng)構(gòu)成十分靈活，通常情況下，DCS控制系統(tǒng)主要涉及到以下五方面內(nèi)容：也就是I/O板、控制器、操作站、通訊網(wǎng)絡(luò)、圖形與編程軟件。I/O板主要是負(fù)責(zé)連接系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表。屬于DCS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，控制器屬于整個DCS系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。操作站屬于人機接口的界面，其作用是顯示畫面、報警、操作等。通訊網(wǎng)絡(luò)屬于DCS的骨架，主要是用來傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，關(guān)系著DCS系統(tǒng)的工作效率，并且還決定著系統(tǒng)的性能。圖形及編程軟件是系統(tǒng)實現(xiàn)的前提條件，保證整個體系的功能可以運行。

從結(jié)構(gòu)的層面進行分析，整個系統(tǒng)主要包括過程級、操作級、管理級。在這里，過程級屬于實現(xiàn)功能的部分，主要包括過程控制站、現(xiàn)場儀表、I/O單元。操作級主要負(fù)責(zé)DCS的組態(tài)與操作，具體來說，主要包括工程師站與操作員站。

2 主要功能分析

2.1 具有十分穩(wěn)定的性能

DCS系統(tǒng)主要通過容錯的設(shè)計樣式實現(xiàn)的，將其具有的控制特征設(shè)置到不同的計算機中來獲取，其功效等均為獨立的，這樣如果其中某臺計算機出現(xiàn)故障，不會對整個系統(tǒng)形成不利影響。同時，對于想得到的相關(guān)功效，主要通過配備特定軟硬件的電腦來實現(xiàn)，使得其穩(wěn)定性明顯增加。

2.2 具有十分良好的公開特征

這一個系統(tǒng)通過模塊化、開放式的設(shè)計，同時其中的每一個電腦通過局域網(wǎng)來傳輸數(shù)據(jù)，如果對其功效進行拓展，新的設(shè)備可以與通信網(wǎng)進行充分的連接，而不會干擾到其他設(shè)備。

2.3 控制功效十分大

DCS系統(tǒng)之中具有大量的控制算法，同時具有順序、連續(xù)、批處理控制等眾多功能，能夠?qū)崿F(xiàn)各種先進控制，同時可以非常便捷的加入一些特殊控制算法。

2.4 便于進行維護

DCS系統(tǒng)具有較高的靈便性，系統(tǒng)引入了功能單一的專用計算機，這樣對其進行維護就變得十分容易。要是某個部分出現(xiàn)故障，并不會影響到整個體系，還能夠?qū)崿F(xiàn)在線的更新，盡快的解決問題。同時協(xié)調(diào)性相對較好。

3 DCS系統(tǒng)的常見的故障與原因分析

網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)屬于這一個系統(tǒng)的核心，因此其往往將在這兩個環(huán)節(jié)產(chǎn)生故障，大體上包括網(wǎng)絡(luò)的掉線、設(shè)備停機等諸多方面。上述各種問題均能夠?qū)ζ漤樌\轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)面作用，比較來說，軟件具有相對較高的可靠性，硬件通常會發(fā)生一些問題，評定某系統(tǒng)性能高低的依據(jù)是看其是不是可以隨時向上一級傳輸信息，然而，經(jīng)常會發(fā)生傳輸滯留現(xiàn)象，具體包括以下幾方面原因。

（1）平時情況下，系統(tǒng)一般都是通過詢問的形式傳輸數(shù)據(jù)信息，均利用網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，在傳送過程中，將向許多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點查詢這方面的信息，必須逐一來查詢，當(dāng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量非常大的時候，在這種情況下，將導(dǎo)致信息傳輸發(fā)生滯留現(xiàn)象。

（2）信息傳輸過程中，還可以利用數(shù)據(jù)線來實現(xiàn)，這樣要是數(shù)據(jù)線出現(xiàn)斷裂，則將會導(dǎo)致信息傳輸發(fā)生滯留。

（3）我們知道，DCS系統(tǒng)屬于分布式的，正是這一個方面的原因，其將控制若干設(shè)備同時運行，然而，許多設(shè)備停止運行，同時許多新的設(shè)備啟動，將導(dǎo)致未減少已停止的控制點，反而將增多新的控制點，這樣就將產(chǎn)生許多無用信息數(shù)據(jù)，并且從另一方面來說還減小傳送的速度。

（4）驅(qū)動與軟件未及時進行更新，無法與硬件保持匹配，同樣能夠使傳輸速度減小。

（5）正?？刂频臅r候，將獲得大量數(shù)據(jù)，要是它們未獲得盡快的傳輸，則非常易于導(dǎo)致數(shù)據(jù)的積累，并且能夠?qū)е缕鋼矶拢@樣同樣能夠減小傳輸速度。

（6）要是在運行過程中，存儲器與控制器溫度過高，這也將使處理數(shù)據(jù)的速度減小，引起數(shù)據(jù)的擁堵，同樣也可以減小其傳輸速度。

4 應(yīng)對措施

為確保系統(tǒng)運行處于可靠、安全狀態(tài)，具體措施包括以下幾方面。

（1）網(wǎng)速對傳輸速度具有影響，所以，應(yīng)當(dāng)配置于網(wǎng)線上一個測量網(wǎng)速的設(shè)備，通過這種方式隨時進行檢測。并且需要檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免在系統(tǒng)不好時傳輸數(shù)據(jù)信息。

（2）當(dāng)DCS系統(tǒng)控制若干設(shè)備同時運行的時候，若其中的許多設(shè)備停止工作，但是許多新的設(shè)備又啟動，在這種情況下，應(yīng)當(dāng)去掉停止工作的控制點，通過這種方式來防止傳輸那些無用數(shù)據(jù)。

（3）應(yīng)當(dāng)及時對系統(tǒng)相關(guān)硬件設(shè)備進行更換，始終使系統(tǒng)傳輸具有較高的先進性。計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更新?lián)Q代非常迅速，要是用戶的設(shè)備不能及時進行更新，則非常易于被淘汰，在競爭過程中很難取得優(yōu)勢。唯有確保信息傳輸設(shè)備的先進性才能夠充分確保網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性與穩(wěn)定性。

（4）一些工作對網(wǎng)絡(luò)連續(xù)性與穩(wěn)定想具有相對偏高的要求，對這樣的工作，可以通過余度技術(shù)把若干電腦進行聯(lián)合，構(gòu)成計算機組，里面存在一個主機，別的電腦都是副機，當(dāng)主機的網(wǎng)絡(luò)中斷的時候，還能夠通過副機來確保工作繼續(xù)進行，從而能夠防止由于網(wǎng)絡(luò)中斷而對用戶產(chǎn)生不利影響。

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