化工廠DCS自動控制系統(tǒng)維護(hù)與故障處理

苗付杰

摘要： 隨著自動控制技術(shù)的發(fā)展，DCS系統(tǒng)在化工企業(yè)生產(chǎn)過程自動控制領(lǐng)域已成為主流自控系統(tǒng)，為化工企業(yè)安全生產(chǎn)提供了重要保障。本文結(jié)合化工廠DCS系統(tǒng)的使用情況，針對DCS系統(tǒng)維護(hù)和故障處理提出了自己的一些看法。

【關(guān)鍵詞】化工廠 DCS 系統(tǒng) 維護(hù) 故障處理

1 引言

集散控制系統(tǒng)（ Distribured ControlSystem）簡稱DCS，是一種控制和風(fēng)險分散、操作和顯示集中的分布式控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)過程自動控制領(lǐng)域。DCS系統(tǒng)主要由工程師站、操作員站、現(xiàn)場控制站、通信網(wǎng)絡(luò)等組成，具有控制能力強(qiáng)、界面友好、組態(tài)方便等眾多優(yōu)點(diǎn)。DCS系統(tǒng)是化工生產(chǎn)過程控制的中樞，更是化工企業(yè)安全生產(chǎn)的重要保障?；SDCS系統(tǒng)一旦發(fā)生故障將嚴(yán)重影響關(guān)鍵機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至?xí)斐扇€停車等重大生產(chǎn)事故。因此，DCS系統(tǒng)維護(hù)管理人員積極采取預(yù)防性維護(hù)措施降低故障發(fā)生的可能性，并提高故障處理能力就顯得尤為重要。

2 DCS系統(tǒng)的維護(hù)

對DCS系統(tǒng)加強(qiáng)日常維護(hù)和定期進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)是消除DCS系統(tǒng)故障隱患，確保DCS系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。

2.1 DCS系統(tǒng)的日常維護(hù)

（1）建立完善的DCS維護(hù)管理制度。DCS維護(hù)維護(hù)人員要每天按時巡檢DCS機(jī)柜各模塊以及通訊網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)，查看故障診斷畫面是否有故障提示，對異常情況要及時分析原因并處理。用網(wǎng)絡(luò)測試儀測試網(wǎng)線硬件是否正常，檢查交換機(jī)指示燈是否正常。對每臺計算機(jī)用“ping”命令檢查網(wǎng)絡(luò)是否正常，IP設(shè)置是否正確。對DCS維護(hù)過程中特別是在觸碰卡件或通訊部件時應(yīng)配戴DCS防靜電手腕。

（2）對DCS系統(tǒng)組態(tài)軟件、PID參數(shù)和各種驅(qū)動軟件要進(jìn)行備份，備份時應(yīng)使用DCS專用存儲器。DCS系統(tǒng)運(yùn)行中需要對組態(tài)進(jìn)行優(yōu)化、增加或刪除測點(diǎn)和邏輯時，必須提前將組態(tài)做好備份，并做好詳細(xì)記錄。做好各自控回路的PID參數(shù)、調(diào)節(jié)器正反作用等系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄工作。

（3） DCS工程師站和各操作站嚴(yán)禁使用U盤等移動存儲器，防止計算機(jī)病毒損壞系統(tǒng)程序。

（4）嚴(yán)禁使用非正版軟件和安裝與系統(tǒng)無關(guān)的軟件。不得隨意將DCS系統(tǒng)與外部系統(tǒng)連接，防止計算機(jī)病毒傳播到DCS系統(tǒng)中。

（5）電磁會對DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性造成干擾，因此應(yīng)避免在DCS機(jī)柜附近出現(xiàn)電磁干擾源。DCS機(jī)柜室內(nèi)不能使用手機(jī)、對講機(jī)等能產(chǎn)生電磁波的設(shè)備，以免信號干擾使DCS誤動作。

（6）良好的DCS機(jī)房環(huán)境是保證DCS長期穩(wěn)定運(yùn)行的前提。DCS機(jī)房必須使用空調(diào)進(jìn)行室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。DCS機(jī)房室內(nèi)環(huán)境溫度夏季應(yīng)控制在25土2℃，冬季應(yīng)控制在22土2℃。DCS機(jī)房室溫變化不要大于5℃，避免由于溫度急劇變化導(dǎo)致機(jī)柜室內(nèi)設(shè)備凝露。

（7）化工廠內(nèi)腐蝕性氣體和粉塵較多，因此應(yīng)采取合理隔離措施防止腐蝕性氣體、粉塵進(jìn)入DCS機(jī)柜室，避免腐蝕性氣體、粉塵對DCS系統(tǒng)造成損害或非正常停機(jī)。

2.2 DCS系統(tǒng)的停電維護(hù)

對DCS系統(tǒng)有計劃地進(jìn)行主動性、預(yù)防性維護(hù)，是保證DCS系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的重要措施。根據(jù)大修周期，利用大修期間對DCS系統(tǒng)停電進(jìn)行徹底、全面的維護(hù)，以掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，消除故障隱患。

（1） DCS系統(tǒng)停電維護(hù)前需確認(rèn)與DCS對應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備已停運(yùn)且組態(tài)信息保存完畢，然后按照先停分支電源后?？傠娫吹牟襟E依次停電，不得隨意停掉DCS系統(tǒng)總電源。

（2） DCS系統(tǒng)停電后，要對操作站、控制站進(jìn)行吹掃。吹掃的重點(diǎn)是工控機(jī)的內(nèi)部和控制站機(jī)籠、電源箱等部件。吹掃時應(yīng)使用壓力在0.05MPa左右的無油干燥壓縮空氣，使用大吸力吸塵器及時吸走揚(yáng)起的灰塵。

（3）在檢修D(zhuǎn)CS機(jī)柜期間必須做好防靜電措施，帶好防靜電手環(huán)。拆卸卡件時盡量不碰觸卡件電路部分，拆卸的卡件應(yīng)放在防靜電墊子上?？寤彝戤呉淳幪枌?yīng)回裝到機(jī)柜槽位中，連接電纜應(yīng)插接到位并緊固。

（4）根據(jù)卡件的預(yù)期壽命和故障規(guī)律，對卡件故障隱患進(jìn)行提前預(yù)判，對易發(fā)故障的卡件進(jìn)行提前更換。對于電壓偏低的電源模塊進(jìn)行更換。對有故障的機(jī)柜風(fēng)扇予以更換。

（5）對DCS系統(tǒng)供電線路進(jìn)行檢查，確保線路可靠連接。檢查分電箱、繼電器、端子排、安全柵等部件，確保各部件工作正常。測量DCS系統(tǒng)接地電阻，保證各機(jī)柜的接地銅排到大地的接地電阻≤ 2.5Ω。

（6） DCS系統(tǒng)上電后，要對DCS機(jī)柜內(nèi)的主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡件、冗余卡件、網(wǎng)絡(luò)線纜進(jìn)行冗余測試，并對冗余測試結(jié)果做好記錄。

3 DCS系統(tǒng)故障處理

3.1 系統(tǒng)硬件故障處理

I/O卡件故障：DCS系統(tǒng)中AI、AO、DI、DO卡件故障率較高。I/O卡件出現(xiàn)故障后會造成DCS系統(tǒng)無法采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、工程師站和操作員站無法監(jiān)視現(xiàn)場數(shù)據(jù)變化。造成I/O卡件故障主要有以下原因：I/O通道故障、串入強(qiáng)電燒毀卡件、通訊電纜接觸不良、端子板接線錯誤、電氣元件老化等。I/O卡件故障可通過卡件LED燈指示狀態(tài)或工控機(jī)畫面判斷。確認(rèn)I/O卡件出現(xiàn)故障后，應(yīng)對I/O卡件進(jìn)行及時更換。

電源故障：DCS系統(tǒng)電源故障主要為電源模塊故障。電壓波動幅度超限、電源線虛接、元器件損壞等原因都會造成電源模塊故障。在確定電源模塊故障后，可制定安全措施對電源模塊進(jìn)行更換。

3.2 DCS系統(tǒng)軟件故障

3.2.1 軟件安裝不當(dāng)

在系統(tǒng)軟件安裝過程中可能會由于安裝步驟不規(guī)范、驅(qū)動程序選擇錯誤造成DCS系統(tǒng)性能紊亂，甚至?xí)斐上到y(tǒng)死機(jī)。因此，在系統(tǒng)軟件安裝過程中應(yīng)嚴(yán)格按照DCS系統(tǒng)安裝手冊規(guī)定步驟進(jìn)行安裝，網(wǎng)卡驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)配置嚴(yán)格按照設(shè)計完成。

3.2.2 人為因素導(dǎo)致軟件故障

在DCS系統(tǒng)正常運(yùn)行時增加控制點(diǎn)，因組態(tài)人員對系統(tǒng)不熟悉造成在線修改程序時導(dǎo)致系統(tǒng)出錯或者死機(jī)。歷史數(shù)據(jù)、報表等文件若錯誤的刪除或移動，也可能造成軟件系統(tǒng)故障。這就要求DCS編程組態(tài)人員對系統(tǒng)非常熟悉，預(yù)先做好方案再進(jìn)行修改程序。修改程序前必須做好程序備份。

3.3 DCS系統(tǒng)通訊故障

通常引起DCS系統(tǒng)通訊故障的原因主要有網(wǎng)卡故障、交換機(jī)故障、光端機(jī)故障。系統(tǒng)出現(xiàn)通訊故障后，可從工控機(jī)開始查，沿網(wǎng)絡(luò)配置逐一排查到控制柜內(nèi)通訊卡件。若是卡件故障就用備件更換。鑒于DCS系統(tǒng)通訊的故障率較高，DCS系統(tǒng)維護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)對系統(tǒng)通訊的日常巡檢，常用計算機(jī)“pmg”命令檢查各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是否通暢。

4 結(jié)束語

DCS系統(tǒng)能否可靠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵在于事故的預(yù)防和維護(hù)管理。根據(jù)DCS系統(tǒng)配置和現(xiàn)場設(shè)備控制情況制定科學(xué)、合理的維護(hù)方案，做到日常維護(hù)和預(yù)防性維護(hù)緊密配合，對DCS系統(tǒng)進(jìn)行全面、有計劃的維護(hù)，是DCS系統(tǒng)能長期穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。及時總結(jié)DCS系統(tǒng)故障的發(fā)生規(guī)律，對故障隱患提前預(yù)判并實(shí)施預(yù)防性檢修，變被動搶修為主動檢修，是提高DCS系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的重要方法。