DCS系統(tǒng)管理與實踐

胡天南

【摘 要】集成電路是DCS系統(tǒng)的主要組成部分，在長期運行過程中會受到溫度、電磁、濕度、粉塵、氧化、電源干擾等不利因素的影響，會使DCS系統(tǒng)各個部件發(fā)生老化以及失靈的現(xiàn)象，會對整個系統(tǒng)造成影響。所以為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，必須要加強DCS系統(tǒng)管理。因此，本文主要介紹DCS系統(tǒng)管理的重點環(huán)節(jié)和部件，并提出DCS系統(tǒng)的管理與實踐，旨在保證DCS系統(tǒng)健康穩(wěn)定運行。

【關(guān)鍵詞】DCS系統(tǒng);系統(tǒng)管理;管理與實踐;穩(wěn)定運行

中圖分類號： TP273 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）03-0235-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.098

0 引言

集散式控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)）主要以現(xiàn)代計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，運用相關(guān)算法以及高新技術(shù)，對生產(chǎn)過程進行集中管理與操作，并且對關(guān)鍵部件實現(xiàn)分散控制。從DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說，該系統(tǒng)是一個基于多層信息網(wǎng)絡(luò)的縱橫分散控制系統(tǒng)，雖然全長規(guī)模以及控制部件眾多，但是DCS系統(tǒng)能夠把這些系統(tǒng)連接起來，并進行數(shù)據(jù)采集與傳輸，讓不同的信息經(jīng)過轉(zhuǎn)換后能夠共建共享，完成管理、控制和決策。在系統(tǒng)運行過程中，不可避免地會受到一些不利因素的影響，因此對DCS系統(tǒng)進行管理與實踐顯得至關(guān)重要，并且具有現(xiàn)實意義。

1 DCS系統(tǒng)管理

1.1 硬件管理

1.1.1 過程通道

I/O模塊在過程通道中是容易發(fā)生故障的模塊。當I/O模塊發(fā)生故障時，一般系統(tǒng)經(jīng)過自我診斷就能進行故障排查，當發(fā)生這類問題是相關(guān)技術(shù)人員通過更換配套模塊即可解決。對于工廠的工作人員來說，很難判斷模塊中的哪些故障導(dǎo)致了模塊的異常工作。原則上，當I/O模塊發(fā)生損壞，該企業(yè)應(yīng)該第一時間通知生產(chǎn)制造商或者經(jīng)銷商，讓其配備專門人員進行售后服務(wù)，因為企業(yè)維修人員對這樣高精密的儀器技術(shù)水平可能達不到相關(guān)要求。再者來說，生產(chǎn)商為了保密該項技術(shù)，I/O模塊一般不能進行直接拆卸，是與其他模塊一體的。通常I/O模塊在調(diào)試和運行的初期，由于設(shè)備本身的質(zhì)量問題和人員操作的問題，會產(chǎn)生許多異常情況。一般來說，經(jīng)過一段時間的系統(tǒng)運行，設(shè)備的運行狀態(tài)將逐漸穩(wěn)定。

1.1.2 就地設(shè)備

當就地設(shè)備發(fā)生故障時，一般按企業(yè)內(nèi)常規(guī)故障處理方式進行處理。由于圖像不能完全顯示，因此當控制設(shè)備發(fā)生故障時，操作人員很難及時檢測到，只有當設(shè)備出現(xiàn)異?；虬l(fā)出警報時才會發(fā)現(xiàn)，這對企業(yè)運營管理人員的工作經(jīng)驗和技術(shù)水平提出了更高的要求。因此，操作人員應(yīng)細心分析設(shè)備發(fā)生故障前后的基本狀態(tài)，以便能夠準確、快速地處理故障。目前，雖然DCS系統(tǒng)基本實現(xiàn)各個部件的熱插拔，但是在系統(tǒng)運行過程中，不在緊急情況下不要進行熱插拔。在進行系統(tǒng)管理與維護過程中，操作人員必須穿戴勞保用品，對就地設(shè)備進行維護與管理。

1.1.3 操作員站設(shè)備

設(shè)備在運行過程中由于受不可知因素影響，有可能會出現(xiàn)設(shè)備失靈及死機現(xiàn)象，此現(xiàn)象出現(xiàn)與系統(tǒng)無關(guān)，因此首先要檢查相關(guān)硬件設(shè)施設(shè)備。導(dǎo)致設(shè)備失靈的原因很多，如內(nèi)存條松動、硬盤有壞道、冷卻風(fēng)扇運轉(zhuǎn)失常等，當然有時也會發(fā)生人為事故。通常在修改邏輯控制、重新啟動系統(tǒng)或下載軟件時，容易發(fā)生操作故障，從而導(dǎo)致設(shè)備的異常操作或設(shè)備系統(tǒng)的癱瘓。因此，工作人員應(yīng)認真規(guī)范操作，相關(guān)系統(tǒng)管理人員要不斷進行規(guī)章制度的教育工作，將相關(guān)工作落實到位。

1.1.4 鼠標及鍵盤

由于鼠標的發(fā)明和使用的普及性，大多數(shù)操作都是通過鼠標完成的。鼠標發(fā)生磨損的可能性較大，并且高頻次的經(jīng)常性使用，會加快鼠標的損壞，所以必須有幾只鼠標備用。當鼠標指針失靈時，應(yīng)及時重新啟動計算機，如果鼠標指針仍然失靈，應(yīng)立即停止使用并更換新鼠標。鍵盤故障主要是由于鍵盤觸點、連接線以及接口問題，用新的鍵盤替換舊的鍵盤可以很容易地處理它。鼠標鍵盤硬件的管理較為簡單，但是也不容忽視其重要程度。

1.1.5 電源

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電源技術(shù)也是更新?lián)Q代較為頻繁，DCS系統(tǒng)發(fā)生該故障越來越少，可能出現(xiàn)的主要問題是插頭與插座接觸不良。因此為了徹底杜絕此類現(xiàn)象的發(fā)生，盡量使用空氣開關(guān)，并定期對空氣開關(guān)進行檢查。電源硬件發(fā)生故障的頻率最低，但是一旦發(fā)生斷電會對整個系統(tǒng)造成重大影響，所以要對電源就行重點管理。

1.2 軟件管理

（1）電子設(shè)備受環(huán)境溫度、電磁、濕度、振動、氧化的影響很大。因此，要保證DCS主控室的環(huán)境條件不會對設(shè)備及系統(tǒng)產(chǎn)生硬性，這樣可以讓其發(fā)揮較長的使用壽命，有效保證了系統(tǒng)的安全運行。相比之下，就地設(shè)備的工作環(huán)境相對較差，采取有效措施改善就地設(shè)備的運行環(huán)境，同樣對提高系統(tǒng)和設(shè)備的使用壽命具有重要的現(xiàn)實意義。

（2）嚴格執(zhí)行工作票制度。在維護和修理某個運行設(shè)備時，要有規(guī)范的隔離和保護措施，防止在維修過程中發(fā)生人員傷亡的事故。

（3）應(yīng)用軟件以及系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)要進行及時備份。如果數(shù)據(jù)庫被修改，為了確保數(shù)據(jù)的安全性，要將相關(guān)重要數(shù)據(jù)拷貝出計算機，以防丟失。

（4）功能測試和軟件檢查。為了認真測試軟件的功能，按照設(shè)備說明逐級檢查各層的權(quán)限，對DCS系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件要進行規(guī)范化管理，必須按照審批授權(quán)制度進行軟件的更新和升級。責(zé)任人。在系統(tǒng)軟件或者應(yīng)用軟件更新和升級之前，要備份后才能進行此項工作。禁止在DCS系統(tǒng)上下載不安全軟件以及其他與系統(tǒng)無關(guān)的軟件。要經(jīng)過相關(guān)人員準許后才能插入移動磁盤，并且系統(tǒng)要裝載防毒軟件，防止系統(tǒng)被惡意入侵。

（5）當操作站發(fā)生故障時，應(yīng)及時調(diào)度運行正常的操作站進行階梯，并可以快速地對系統(tǒng)故障進行分析和現(xiàn)場處理。如果不能排除異常，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況果斷處理。當同一故障發(fā)生在系統(tǒng)的各個監(jiān)測站時，要及時向上級部門報告并且關(guān)閉設(shè)備，并要求廠家到事故現(xiàn)場及時檢查和修理。

1.3 人員管理

1.3.1 人員培訓(xùn)

規(guī)范相關(guān)人員的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)。維護人員要對系統(tǒng)的硬件和軟件組成有清楚地了解，并且熟悉網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)以及相關(guān)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的使用方法，熟練掌握各種儀表布線方式，現(xiàn)場儀表發(fā)生故障時能夠及時排查診斷;操作人員要熟悉DCS系統(tǒng)的操作界面，熟悉記憶各類生產(chǎn)控制指標，熟記歷史趨勢曲線存取，對工藝及設(shè)備各項指標超限時能夠及時反應(yīng)并進行處理。

1.3.2 巡回檢查

要求每天至少檢查一次計算機房。巡視檢查工作主要包括：詢問操作員是否有警報，各項指標是否在正常范圍內(nèi)，系統(tǒng)操作是否無卡頓現(xiàn)象;計算機房是否有氣味和噪聲;觀察系統(tǒng)的操作歷史和報警記錄;測試機房溫度是否正常;檢查滅火器擺放及使用是否正常;檢測空氣開關(guān)處溫度是否在正常范圍內(nèi);觀察機房墻體密封是否完整等。將檢查檢測結(jié)果一一記錄，并及時向上級匯報檢查情況。

1.4 停機管理

（1）檢查并擰緊各個連接段。經(jīng)過調(diào)查有因為DP總線接頭沒有擰緊導(dǎo)致模塊離線的現(xiàn)象。

（2）檢查接地線。擰緊各種接頭和螺絲螺母。

（3）除塵。包括系統(tǒng)控制柜、主機和操作站等主要部件，一般使用空氣將灰塵吹出。

（4）數(shù)據(jù)庫修改和下載。

（5）系統(tǒng)備份。要對系統(tǒng)的組態(tài)文件進行備份，將其數(shù)據(jù)拷貝到移動硬盤當中，并要妥善保管備份數(shù)據(jù)。

（6）UPS充放電試驗、空調(diào)濾網(wǎng)灰塵清理。如果條件允許，可以清潔外空調(diào)機組。

（7）查殺病毒木馬。通常DCS系統(tǒng)要使用微軟的MSE殺毒軟件，眼睛使用其他品牌的殺毒軟件，雖然在電腦操作系統(tǒng)中會經(jīng)常用到各種各樣的殺毒軟件，但其安全性以及可靠性得不到保障。

（8）通道點檢。通常，所有信號模塊的所有通道都不可能全部測試，所以要隨機采樣，并用高精度標準儀器將信號輸入通道，上位機應(yīng)該是正常狀態(tài)下指示參數(shù)，并按照規(guī)范認真填寫DCS確認表。

（9）冗余切換測試。其中包括電源、控制器、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)的冗余切換。我們通常用來模擬最壞的情況，如電源故障和硬件損壞，以便測試：對于電源系統(tǒng)，UPS電源和工廠電源開關(guān)分別被切斷時的狀況。在開關(guān)測試時，應(yīng)仔細觀察系統(tǒng)電源、系統(tǒng)控制柜、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、互供電源、服務(wù)器在不同狀態(tài)下的運行情況，檢查監(jiān)控數(shù)據(jù)能否正常刷新，檢查操作指令的發(fā)送以及執(zhí)行是否正常，并對上述檢查結(jié)果進行詳細記錄。

2 DCS系統(tǒng)管理常見問題及解決辦法

2.1 無故監(jiān)控畫面退出

造成這一問題的主要原因是硬件和軟件的兼容性差，物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存在長時間運行條件下導(dǎo)致空間的減少或不足，最終使系統(tǒng)自動退出;還有一種可能是系統(tǒng)硬盤碎片較多，導(dǎo)致空間不足，在讀取文件時需要耗費大量時間進行搜索;此外還有就是人為因素導(dǎo)致，操作人員操作不規(guī)范致使監(jiān)控系統(tǒng)自動退出。針對以上監(jiān)控畫面無故推出的產(chǎn)生原因，我們要及時清理空間內(nèi)存，及時刪除系統(tǒng)運行產(chǎn)生的垃圾文件，嚴格規(guī)范操作人員的操作規(guī)程，減少人為不可知因素。

2.2 組態(tài)文件丟失

主要原因是系統(tǒng)長時間運行，備用鋰電池已經(jīng)沒有充放電功能，電池失效，配置數(shù)據(jù)可能丟失。為解決這一問題，要定期檢查電池使用壽命，并進行及時更換。

2.3 通信故障

主要原因是系統(tǒng)是基于以太網(wǎng)，當使用用戶增多時，分配到每個用戶的可用寬帶流量減少，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負荷量較大，會發(fā)生信息傳輸?shù)臎_突和堵塞，對系統(tǒng)運行產(chǎn)生嚴重影響。為了解決這個問題，需要對DPU硬件通信卡進行升級，優(yōu)化通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)交換機。

3 結(jié)語

沒有DCS系統(tǒng)總是安全穩(wěn)定的，同樣也沒有解決方案是完美一勞永逸，對DCS系統(tǒng)出現(xiàn)的各種情況要及時做出反應(yīng)，在日常工作中要重視DCS系統(tǒng)的管理工作以及維護工作。時刻保持清醒頭腦，保持積極地工作熱情。一時的疏忽和運氣往往導(dǎo)致災(zāi)難。善于思考，善于總結(jié)，提高安全意識，提高業(yè)務(wù)能力，保證管理工作有條不紊進行，進而使DCS系統(tǒng)健康穩(wěn)定運行。

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