DCS系統(tǒng)可靠性與抗干擾性的提升策略

文/祖博

DCS系統(tǒng)可靠性與抗干擾性的提升策略

文/祖博

DCS系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)）是目前化工、電力、冶金等行業(yè)過程控制的主流系統(tǒng)，應(yīng)用十分廣泛。我公司自備熱電廠采用艾默生公司的Ovation DCS系統(tǒng)，系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力直接影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。本文對DCS系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性進(jìn)行了全面的分析，總結(jié)出一些提高DCS系統(tǒng)可靠性和抗干擾性的策略。

DCS控制系統(tǒng) 可靠性 抗干擾性

隨著科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，DCS控制系統(tǒng)越來越成熟，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。對于我公司自備熱電廠來說，DCS系統(tǒng)就是鍋爐和汽機(jī)的大腦，其運(yùn)行的可靠性直接影響著機(jī)組的穩(wěn)定性。因此，要不斷提升DCS系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，降低DCS系統(tǒng)發(fā)生故障的頻率，從而保證生產(chǎn)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低生產(chǎn)成本。

1 影響系統(tǒng)可靠性分析與提升策略

DCS系統(tǒng)的可靠性與DCS本身的質(zhì)量、使用環(huán)境、運(yùn)維水平有關(guān)。DCS系統(tǒng)發(fā)生故障是不可避免的，不管多先進(jìn)的系統(tǒng)都會或多或少的出現(xiàn)，因此，只有通過精心調(diào)試和細(xì)心維護(hù)才能減少故障現(xiàn)象發(fā)生。引起故障的原因各種各樣，要分析這些原因并采取預(yù)防措施，才能提高系統(tǒng)的可靠性。以下闡述了幾種故障的原因和解決辦法。

1.1 通訊故障

（1）目前，DCS系統(tǒng)多采用雙絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，雙絞線兩端的RJ-45接頭的故障率很高，特別容易出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象。為保障通訊質(zhì)量，在壓制好RJ-45接頭后，一定要用校驗(yàn)器校驗(yàn)兩端接頭，確認(rèn)雙絞線的8芯全部通暢良好，這樣才能保證通訊正常。

（2）通訊負(fù)荷過重也會引起通訊故障。這個(gè)現(xiàn)象比較少見，一般生產(chǎn)裝置運(yùn)行操作不頻繁時(shí)通訊正常，而操作過多時(shí)，容易引起網(wǎng)絡(luò)堵塞。在項(xiàng)目初期進(jìn)行邏輯組態(tài)時(shí)，嚴(yán)格控制各控制器負(fù)荷率，保證數(shù)據(jù)通訊余量，這樣由于通訊負(fù)荷過重引起的系統(tǒng)死機(jī)故障就會減少。

1.2 計(jì)算機(jī)軟件故障

DCS控制系統(tǒng)的操作員站、工程師站、歷史站都是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺運(yùn)行的。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，軟件的可靠性比硬件的可靠性占有更重要的位置。軟件故障主要來源于系統(tǒng)軟件故障和應(yīng)用軟件故障。

目前，主流DCS系統(tǒng)都運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)平臺上，Windows系統(tǒng)比UNIX系統(tǒng)更容易死機(jī)。一是操作系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性，而且Windows系統(tǒng)是各類計(jì)算機(jī)病毒的主要攻擊對象，通過USB接口拷貝文件時(shí)最容易感染計(jì)算機(jī)病毒，必須在技術(shù)上大力防范，同時(shí)加強(qiáng)人員管理。二是DCS系統(tǒng)工程師站是服務(wù)器結(jié)構(gòu)的，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)長期讀寫硬盤，使得硬盤產(chǎn)生文件碎片，垃圾文件逐漸增多，硬盤空間逐漸變小，嚴(yán)重的會造成硬盤出現(xiàn)壞道。建議，定期對工程師站進(jìn)行文件清理和磁盤整理。做好項(xiàng)目備份，以備發(fā)生硬盤故障時(shí)快速恢復(fù)。

1.3 環(huán)境引起的故障

安置DCS系統(tǒng)的電子間環(huán)境因素會引起DCS系統(tǒng)故障。由于空調(diào)制冷情況不好，電子間溫度升高，導(dǎo)致系統(tǒng)硬件因?yàn)闇囟冗^高保護(hù)動作，系統(tǒng)停機(jī)，從而引起裝置停車，問題就嚴(yán)重了。因此，要保障電子間的環(huán)境溫度，一般認(rèn)為環(huán)境溫度在19～26℃為宜。溫度過高不好，環(huán)境溫度大于29℃時(shí)，柜內(nèi)溫度比較高，對系統(tǒng)硬件造成危害。溫度過低則會引起空氣結(jié)露，也會引起系統(tǒng)硬件故障。電源、柜頂散熱風(fēng)扇的正常運(yùn)行也是保障DCS系統(tǒng)硬件正常運(yùn)行的必要條件。要定時(shí)進(jìn)行專門檢查和更換處理。

灰塵處理不能小覷。DCS系統(tǒng)硬件內(nèi)部落入過多的灰塵會造成芯片散熱能力變差，集成電路管腳之間絕緣能力下降。在實(shí)際工作中曾發(fā)生過此類情況，控制器中某些板卡工作不正常，清理積灰后，板卡又恢復(fù)如初，運(yùn)行良好。所以，要在裝置停車檢修期間，對DCS系統(tǒng)硬件進(jìn)行清灰作業(yè)，以保證硬件運(yùn)行穩(wěn)定。

2 影響系統(tǒng)的干擾源分析與抗干擾措施

影響DCS系統(tǒng)的干擾源即造成干擾的因素和來源，大多產(chǎn)生在電流、電壓劇烈變化的位置，電荷的劇烈移動產(chǎn)生了干擾源。干擾源一般分為外部干擾和內(nèi)部干擾。

2.1 外部干擾

DCS系統(tǒng)是由復(fù)雜集成電路和機(jī)械部件組成的電子系統(tǒng)，所處復(fù)雜環(huán)境對其產(chǎn)生的干擾不容忽視。如大功率電氣設(shè)備、無線通訊設(shè)備、雷電等氣象變化等都是外部干擾源。

外部干擾通常來源于工作環(huán)境和自然環(huán)境。來源于工作環(huán)境的干擾因素如功率較大的電氣元件、連接電路的導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁場，發(fā)射的信息和通訊信號無線電波干擾、雷電弧光放電等干擾都屬于自然干擾，是由天氣的溫度和濕度等變化所引起的。

2.2 內(nèi)部干擾

運(yùn)行穩(wěn)定的DCS系統(tǒng)有良好的機(jī)柜、電源分配模塊、轉(zhuǎn)換板等設(shè)備的接地設(shè)計(jì)、各模塊間有良好的電磁兼容性、雙絞線傳輸信號可以消除電磁干擾、信號屏蔽線可以防止靜電干擾、良好的供電措施等等，這些抗干擾技術(shù)的應(yīng)用都保障了DCS系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾性。

3 DCS系統(tǒng)性能提升策略

（1）認(rèn)真做好DCS系統(tǒng)日常檢查工作，將隱患消滅在萌芽之中，防患于未然，掌握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，建立運(yùn)維記錄，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

（2）加強(qiáng)DCS系統(tǒng)軟件管理與維護(hù)。定期對DCS系統(tǒng)進(jìn)行軟件維護(hù)和數(shù)據(jù)庫備份，及時(shí)處理服務(wù)器上的垃圾文件，保證系統(tǒng)運(yùn)行順暢。

（3）制定合理的檢修周期，配備合理的備件種類。在機(jī)組停車大修時(shí)，全面、徹底的做好系統(tǒng)維護(hù)工作。例如：硬件衛(wèi)生清掃、接線端子螺絲緊固、UPS供電能力測試、電源線路檢查、系統(tǒng)接地檢查、冗余切換試驗(yàn)、通訊環(huán)網(wǎng)冗余測試、項(xiàng)目備份、系統(tǒng)垃圾清理等工作。

4 結(jié)束語

本文通過對影響DCS控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行因素進(jìn)行了分析，并從DCS系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力兩大方面闡述了提升系統(tǒng)整體性能的策略。DCS系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力直接影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)，提高DCS系統(tǒng)的整體性能，通過自控系統(tǒng)維護(hù)人員不斷的鉆研實(shí)踐，不斷提升企業(yè)的自動控制水平。

[1]向立清.對電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施的討論[J].中國科技財(cái)富,2009(09).

[2]肖敦哲.電廠DCS控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾下探討[J].理論與探討,2012(10).

[3]上海艾默生公司.《OVATION控制系統(tǒng)說明書》

作者單位吉林燃料乙醇有限公司 吉林省吉林市132101

祖博（1984-），男，吉林省吉林市人。2007年畢業(yè)于長春工業(yè)大學(xué)，工程師。