淺談化工企業(yè)DCS系統(tǒng)應(yīng)用與運(yùn)維的標(biāo)準(zhǔn)化

摘 要：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使工業(yè)的自動(dòng)化、信息化水平越來越高。集散控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)）是一個(gè)綜合控制系統(tǒng)，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。在化工企業(yè)中應(yīng)用DCS系統(tǒng)技術(shù)可以降低化工企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，借助該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能控制，大大提高生產(chǎn)效率?；て髽I(yè)DCS系統(tǒng)生產(chǎn)中仍存在一些問題，需要進(jìn)一步改進(jìn)。文章對DCS系統(tǒng)進(jìn)行了研究，分析了DCS系統(tǒng)在化工企業(yè)中的應(yīng)用及存在的問題，以及如何對其進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，以促進(jìn)化工企業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng);化工企業(yè);運(yùn)行維護(hù);標(biāo)準(zhǔn)化

一、 DCS系統(tǒng)概述

（一）DCS系統(tǒng)介紹

DCS系統(tǒng)的全稱是Distributed Control System，中文名稱為分布式控制系統(tǒng)或集散控制系統(tǒng)，是一種新型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它集網(wǎng)絡(luò)、控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一身。在生產(chǎn)過程中不止一個(gè)控制點(diǎn)，DCS系統(tǒng)可以通過多個(gè)控制器連接網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到數(shù)據(jù)交換的目的，實(shí)現(xiàn)對各控制點(diǎn)的控制。DCS系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，集散控制系統(tǒng)級和控制管理級是DCS系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。近年來，在與集散控制系統(tǒng)相關(guān)的領(lǐng)域，尤其是在電力、冶金、石化等行業(yè)，出現(xiàn)了許多新的發(fā)展。

（二）DCS系統(tǒng)對化工企業(yè)的意義

化工生產(chǎn)中加工工序復(fù)雜，每一道工序都關(guān)乎著生產(chǎn)效益，且化工化工行業(yè)的原材料較為特殊，對安全生產(chǎn)的要求更高。目前，大多數(shù)化工企業(yè)采用集散控制系統(tǒng)作為過程生產(chǎn)監(jiān)控的重要組成部分。集散控制系統(tǒng)的質(zhì)量不僅關(guān)系到化工生產(chǎn)的效率和穩(wěn)定性，還與生命財(cái)產(chǎn)安全密切相關(guān)。如果集散控制系統(tǒng)發(fā)生故障，整條生產(chǎn)線都可能癱瘓，導(dǎo)致停工事故。DCS系統(tǒng)可謂化工生產(chǎn)的命脈，只有其穩(wěn)定運(yùn)行，才能保證化工企業(yè)的正常運(yùn)營。

二、 DCS系統(tǒng)應(yīng)用中的常見問題及故障分析

（一）應(yīng)用問題

1. 安全問題

雖然DCS系統(tǒng)自身具有一定的抗干擾能力，但在實(shí)際工作中處理器安全問題也頻繁發(fā)生。如果由于系統(tǒng)初始化錯(cuò)誤或配置不合理而出現(xiàn)抗干擾故障，將不可避免地影響系統(tǒng)的運(yùn)行。

2. 通信問題

隨著DCS系統(tǒng)在化工企業(yè)中應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)的通信量也在不斷增加。在集散控制系統(tǒng)自身的影響下，通信信息容易受到一些外部因素的影響，無法保證通信的穩(wěn)定傳輸，嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)安全事故。

3. 應(yīng)用接地和雷電保護(hù)問題

外部環(huán)境因素容易導(dǎo)致DCS系統(tǒng)失效，雷擊、電磁干擾、靜電等都會(huì)對DCS電子元件的正常工作和使用壽命產(chǎn)生非常不利的影響。為了保障DCS系統(tǒng)的抗干擾性，必須科學(xué)合理設(shè)置DCS系統(tǒng)的接地裝置，此外還應(yīng)采用符合標(biāo)準(zhǔn)的絕緣線、安裝防雷裝置等有效的防雷措施。

（二）常見故障分析

DCS系統(tǒng)的常見故障主要包括系統(tǒng)運(yùn)行故障和零部件故障。

1. 系統(tǒng)運(yùn)行故障

包括UPS故障、模塊故障、內(nèi)部灰塵擠壓等。下面通過具體案例進(jìn)行說明。2013年4月，一家化工企業(yè)的選煤車間發(fā)生了停工事故。后來發(fā)現(xiàn)停機(jī)是由于分散控制系統(tǒng)中不間斷電源的故障造成的，直接導(dǎo)致供電不良，系統(tǒng)因失去可靠的供電而自動(dòng)停機(jī);2013年10月，某石油加工企業(yè)6.6T/d產(chǎn)油試驗(yàn)項(xiàng)目中，DCS系統(tǒng)加氫裝置突然報(bào)警，1號反應(yīng)器溫度值無法顯示，其余運(yùn)行正常。經(jīng)技術(shù)人員檢查，發(fā)現(xiàn)1號反應(yīng)器模塊配置異常，導(dǎo)致集散控制系統(tǒng)異常。

2. 零部件故障

集散控制系統(tǒng)除了軟硬件系統(tǒng)外，還包括許多分散的小部件。因此，由組件問題導(dǎo)致的系統(tǒng)故障經(jīng)常發(fā)生。例如，在6.6t/d煉油試驗(yàn)項(xiàng)目中，經(jīng)過幾年的使用，發(fā)現(xiàn)DCS系統(tǒng)故障頻繁，操作站故障率突出。操作臺(tái)改造后，系統(tǒng)再次進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，這是一種典型的由部件引起的系統(tǒng)故障現(xiàn)象。

三、 化工企業(yè)DCS系統(tǒng)應(yīng)用與運(yùn)維的標(biāo)準(zhǔn)化策略

（一）確保DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝的質(zhì)量

項(xiàng)目前期的設(shè)計(jì)、安裝和施工將對集散控制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生很大影響。如果在集散控制系統(tǒng)中增加中間繼電器和安全柵，雖然會(huì)增加整個(gè)項(xiàng)目的投資，但也能保證集散控制系統(tǒng)硬件的高安全性，有效避免因在集散控制系統(tǒng)中引入強(qiáng)信號而造成的卡損現(xiàn)象;受設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和接地集散控制系統(tǒng)的安裝等因素影響，集散控制系統(tǒng)的通信穩(wěn)定性會(huì)發(fā)生變化。此外，為了有效地保護(hù)整個(gè)集散控制系統(tǒng)的硬件，特別是保護(hù)通信相關(guān)部件，必須做好防雷工作。

（二）加強(qiáng)日常維護(hù)工作

在集散控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用中，工作人員必須做好日常維護(hù)工作，并通過日常維護(hù)或優(yōu)化，進(jìn)一步保證集散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，充分發(fā)揮自身的作用?；诖耍瑧?yīng)做好以下幾點(diǎn)。首先，應(yīng)進(jìn)一步完善集散控制系統(tǒng)的管理體系，確保集散控制系統(tǒng)管理的有序發(fā)展。其次，要控制集散控制系統(tǒng)的溫度，特別是對化工企業(yè)來說，要進(jìn)一步保證集散控制系統(tǒng)的環(huán)境溫度，并保證室內(nèi)外環(huán)境溫差不超過±5℃。只有這樣，我們才能保證系統(tǒng)順利運(yùn)行的良好環(huán)境。第三，應(yīng)重視集散控制系統(tǒng)的防塵措施。一方面，工作人員應(yīng)定期或不定期清潔房間或系統(tǒng)，以進(jìn)一步減少灰塵對系統(tǒng)的干擾，更好地滿足當(dāng)前的需要。另一方面，其他環(huán)節(jié)的維護(hù)工作也要做好。例如，工作人員應(yīng)確保接地系統(tǒng)的電阻在相應(yīng)的范圍內(nèi)，一般小于4伏，確保系統(tǒng)有良好的防靜電和屏蔽措施，并最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)本身的功能。

（三）做好預(yù)防維護(hù)工作

為了避免因氣候或灰塵等外部因素造成的DCS系統(tǒng)的異常運(yùn)行，必須加強(qiáng)預(yù)防維護(hù)工作。集散控制系統(tǒng)的使用生命周期很長，所以必須制訂標(biāo)準(zhǔn)化的養(yǎng)護(hù)方案，對運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行檢查和調(diào)試，對設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，掌握系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，有效杜絕安全隱患發(fā)生。此外，應(yīng)經(jīng)常對集散控制系統(tǒng)進(jìn)行檢修，主要包括兩個(gè)方面：一是系統(tǒng)冗余測試，主要是對冗余電源、服務(wù)器、控制器等關(guān)鍵控制設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)測試。同時(shí)，有必要通過斷電的方式檢查操作站和控制站。二是系統(tǒng)供電線路維護(hù)，在對大型設(shè)備進(jìn)行篩選后，要逐一檢查供電線路，測試不間斷電源的供電能力，并實(shí)施放電操作。

四、 結(jié)語

綜上所述，DCS系統(tǒng)在化工企業(yè)中的應(yīng)用越來越普遍且發(fā)揮著重要的作用，極大提高了化工生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率。確保DCS系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性，做好日常維護(hù)和預(yù)防維護(hù)故障，減少故障發(fā)生，有利于我國化工行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

作者簡介：

張俊杰，沙索（中國）化學(xué)有限公司。