淺談DCS控制系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)

閆冠宇

摘 要： DCS控制系統(tǒng)即集散控制系統(tǒng)，它在運(yùn)行過程中，運(yùn)用若干微機(jī)進(jìn)行分散控制，并通過管理計(jì)算機(jī)監(jiān)控全部信息，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷與功能面的分散以及操作與管理的集中，是一種在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用非常廣泛的綜合控制系統(tǒng)，特別是在發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)過程控制中發(fā)揮著重要的作用。DCS系統(tǒng)已逐漸從原來的配角角色轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q定各發(fā)電企業(yè)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主角地位。通過各項(xiàng)實(shí)踐證明，集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，在大大減輕了工作人員的工作強(qiáng)度的同時(shí)，也提高了工作效率。本文對火電廠集散控制系統(tǒng)基本概況、其安全可靠性及日常運(yùn)行與維護(hù)等各方面進(jìn)行了分析和討論。

關(guān)鍵詞： DCS；集散控制系統(tǒng)；維護(hù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，DCS控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各大生產(chǎn)管理領(lǐng)域，較之于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)不但有效地提高了生產(chǎn)和管理效率，而且使我國的生產(chǎn)自動化水平提高了一個層次。由于DCS控制系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜，實(shí)際操作中會出現(xiàn)一些故障，因此加強(qiáng)對系統(tǒng)故障分析與維護(hù)管理，是保證該系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

一、DCS控制系統(tǒng)概述

DCS又稱集散控制系統(tǒng)，簡單的說就是做到分散控制、集中操作、組態(tài)方便、配置靈活。系統(tǒng)主要的構(gòu)成有硬件和軟件；操作節(jié)點(diǎn)、控制站和網(wǎng)絡(luò)組成。操作節(jié)點(diǎn)由計(jì)算機(jī)和監(jiān)控軟件組成，包括操作站、工程師站、歷史站、通信站?？刂普局饕侵缚刂乒裰械腎/O卡件、主控卡件、電源模塊以及與I/O卡件相對應(yīng)的端子板。在控制層，采用冗余的100Mbps工業(yè)以太網(wǎng)，保證系統(tǒng)的可靠性；支持光纜、同軸電纜。在現(xiàn)場信號處理層，采用了1.5-12Mbps的PROFIBUS-DP總線連接中央控制單元和各現(xiàn)場信號處理模塊。此外，系統(tǒng)還提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口、以便同其它智能單元如PLC、智能儀表等連接。DCS系統(tǒng)對生產(chǎn)工藝的狀態(tài)監(jiān)視有著不可替代的作用，它作為生產(chǎn)的控制核心，對保證其正常穩(wěn)定的運(yùn)行有著重要的意義。DCS一旦產(chǎn)生故障輕者影響生產(chǎn)工藝的質(zhì)量，重者停機(jī)停爐。因此，保證其正常穩(wěn)定的運(yùn)行對生產(chǎn)和安全有著極為重要的作用。這就離不開對DCS的正確維護(hù)。

二、DCS控制系統(tǒng)的安全可靠性

DCS系統(tǒng)的不安全因素是與其自身的特點(diǎn)來決定的。首先從人的方面來說，要求操作人員要做到三熟三能，即熟悉設(shè)備系統(tǒng)和基本原理，熟悉操作和事故處理，熟悉本崗位的規(guī)程制度；能正確進(jìn)行操作和事故處理，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和排除故障，能掌握一般維修技能。要加強(qiáng)對操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，做到安全操作、安全運(yùn)行，不可麻痹大意造成人為的安全隱患。再來說設(shè)備方面，DCS系統(tǒng)構(gòu)成包括軟件和硬件系統(tǒng)，其中包括上位機(jī)和下位機(jī)，上位機(jī)主要由工作站來控制，要配備備用設(shè)備，要加強(qiáng)對工控機(jī)的日常維護(hù)。下位機(jī)和其他附件設(shè)備，像DCS電源、DCS網(wǎng)絡(luò)等。模件故障老化或抗干擾能力差引起輔機(jī)跳閘和保護(hù)誤動。其中下位機(jī)與上位機(jī)的通訊是造成生產(chǎn)過程安全運(yùn)行的主要隱患。從設(shè)備方面來說，我們要從安裝工藝和質(zhì)量到調(diào)試，最后到正常運(yùn)行的設(shè)備操作、設(shè)備巡檢、設(shè)備維護(hù)各個環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。最后是環(huán)境的因素，對于各大型企業(yè)來說，其工況環(huán)境不同，因此環(huán)境的程度也盡不相同。環(huán)境溫度、濕度、粉塵、酸堿度對設(shè)備、人員的傷害也很大。

三、DCS控制系統(tǒng)維護(hù)前的準(zhǔn)備工作

1. 一定要熟悉DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，如XDPS系統(tǒng)主要由分布式處理單元（DPU）、高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)和人機(jī)接口站（MMI）三大部分組成，熟記這些系統(tǒng)組成及其相關(guān)設(shè)備才能更好地進(jìn)行維護(hù)管理工作。

2. 清楚每個模塊的功能，了解其外部接線圖，對于DCS系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)流向及其處理流程有著清晰的認(rèn)知。

3. 熟知DCS系統(tǒng)各模塊及就地儀表的工作狀態(tài)及故障狀態(tài)指示燈的含義，掌握這些有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理簡單故障。

4. 做好DCS系統(tǒng)硬件和軟件的備份，硬件的備份應(yīng)以易損和重點(diǎn)部位為主。如BCNET卡、電源模塊和DPU模塊，這些都是重要備件。軟件的備份應(yīng)對操作系統(tǒng)、DPU組態(tài)以及歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行定期備份，且備份應(yīng)多樣化，不局限于硬盤備份，應(yīng)移動硬盤、U盤多重備份。

5. 整理收集好DCS系統(tǒng)相關(guān)資料，包括硬件資料和軟件資料，以及相關(guān)廠家的聯(lián)系方式，這樣能在系統(tǒng)維護(hù)管理工作中節(jié)約時(shí)間和精力，并及時(shí)解決問題。

四、DCS控制系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)

1. 對DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)需要將DCS系統(tǒng)分解之后進(jìn)行清掃和綜合調(diào)查等處理，清理完畢以后再進(jìn)行功能恢復(fù)，這樣能夠有效的延長DCS控制系統(tǒng)的使用壽命，除此之外，作為DCS重要組成部分的軟件部分，對DCS的維護(hù)還需要對DCS進(jìn)行全面的軟件檢測；在維護(hù)DCS控制系統(tǒng)的時(shí)候，需要對DCS控制系統(tǒng)的功能以及操作指令進(jìn)行確認(rèn)和重復(fù)試驗(yàn)，對于這個機(jī)組中性能劣化或者損壞的部件需要盡快更換；若是在DCS維護(hù)的時(shí)候需要對DCS控制系統(tǒng)升級的話，要在維護(hù)期間盡快升級；作為DCS控制系統(tǒng)信號輸入的信號連接電纜和通訊電纜進(jìn)行相應(yīng)的測試和更換；還有就是對操作站的軟件、硬件運(yùn)行狀態(tài)確認(rèn)保存后，對硬件進(jìn)行吹掃和檢測后，進(jìn)行上電檢測并且恢復(fù)；DCS系統(tǒng)中的主從冗余設(shè)備的切換，保證這種設(shè)備的有效性，對備用的冗余設(shè)備進(jìn)行檢測；還有定期檢查DCS系統(tǒng)的機(jī)組接地是否在規(guī)定范圍內(nèi)。

2. 關(guān)于DCS控制系統(tǒng)的外部環(huán)境要求比較嚴(yán)格。整個控制室的溫度必須控制在15～30℃之內(nèi)，因此必須在控制室內(nèi)安裝有柜式空調(diào)或中央空調(diào)，防止溫度波動過大，對硬件產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷?？刂剖业臐穸缺仨毧刂圃?0～80%之間，如果不在這個范圍內(nèi)，應(yīng)該打開控制室必備的抽濕汽儀器，以確保各種重要硬件在適當(dāng)?shù)臐穸认鹿ぷ?。必須對控制室的空氣粉塵進(jìn)行控制，防止粉塵進(jìn)入，保持清潔。同時(shí)必須對控制室的空氣進(jìn)行手動分析含量，保證空氣沒有含過高的腐蝕性氣體，保證各種電子元件不受腐蝕。并且要對控制室實(shí)行封閉管理，防止小動物竄入，特別防止老鼠進(jìn)行，以損壞卡件，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。在系統(tǒng)停運(yùn)的情況下，整個系統(tǒng)應(yīng)該進(jìn)行吹灰，包括計(jì)算機(jī)內(nèi)部、控制站機(jī)籠、電源箱、風(fēng)扇、機(jī)柜濾網(wǎng)等部件的灰塵清理。建立起明確的日常維護(hù)手冊，以確保系統(tǒng)設(shè)備能長期可靠地運(yùn)行。

3. 要對各臺電腦定時(shí)進(jìn)行檢查與功能試驗(yàn)，保證每一臺電腦沒有垃圾文件，保證電腦的速度運(yùn)行，設(shè)置好各臺電腦的使用權(quán)限，嚴(yán)禁使用非DCS軟件，嚴(yán)禁未授權(quán)人員進(jìn)行組態(tài)，以產(chǎn)生不必要的安全事故。由于病毒會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此應(yīng)該制定相應(yīng)措施，例如禁止使用u盤或移動硬盤與控制系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，應(yīng)該購買刻錄機(jī)，規(guī)定控制系統(tǒng)與外界的數(shù)據(jù)交換一律通過刻錄機(jī)刻錄進(jìn)行，并且必須保證數(shù)據(jù)的單向傳輸，同時(shí)購買正版防病毒軟件，每季度進(jìn)行一次病毒查殺，徹底防止病毒進(jìn)入控制系統(tǒng)。

五、建立健全的維護(hù)制度

對于DCS控制系統(tǒng)的維護(hù)，能夠有效的改善DCS系統(tǒng)的運(yùn)行和延長使用壽命，所以，企業(yè)和單位對DCS控制系統(tǒng)的維護(hù)需要建立一套完整的維護(hù)體制，包括：對DCS控制系統(tǒng)以及組件的巡查應(yīng)該每天一次，并且認(rèn)真的填好巡查記錄，主要的巡查點(diǎn)包括：電子設(shè)備間的環(huán)境溫度和濕度是否符合相關(guān)要求，查看空調(diào)運(yùn)行是否正常；查看機(jī)柜背的溫度，機(jī)組在正常運(yùn)行下的一般溫度會維持在35攝氏度以內(nèi)；注意查看主控單元以及機(jī)柜濾網(wǎng)的清潔和完好程度；檢查控制柜頂部的風(fēng)扇，柜頂風(fēng)扇應(yīng)該運(yùn)行良好，無雜音；檢查UPS是否運(yùn)行正常，查看UPS的負(fù)荷率，并與前日的負(fù)荷率做出比較，并且記錄；除了每日一次的巡查以外，還需要每月對機(jī)組濾網(wǎng)清洗一次；每月上旬對冗余主控單元和服務(wù)器做人工主從切換，做好設(shè)備維護(hù)記錄。

六、結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)及現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，會對DCS系統(tǒng)產(chǎn)生巨大影響，DCS系統(tǒng)將逐漸向更智能化的方向發(fā)展。鑒于DCS的重要性，DCS的維護(hù)關(guān)鍵要做到預(yù)防為主并制定科學(xué)、合理、可行的維護(hù)策略和方式方法，做好組態(tài)和軟件的備份，時(shí)刻保證能夠及時(shí)跟換損壞的卡件，從而確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運(yùn)行?！?