DCS控制系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)線的故障分析及措施

戴志國,何桂平（蘇州中材建設(shè)有限公司，江蘇 昆山 215300）

0 前言

近些年，隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，水泥產(chǎn)業(yè)的整體生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生了巨大變化，不論在產(chǎn)品、技術(shù)、設(shè)備等各方面。水泥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展見證了從傳統(tǒng)的機械運行、繼電器控制到現(xiàn)在DCS控制系統(tǒng)的整個過程，由于該系統(tǒng)受到外界因素的干擾，阻礙DCS控制系統(tǒng)的運行造成設(shè)備失控，嚴(yán)重干擾水泥產(chǎn)業(yè)整個生產(chǎn)線正常工作，解決干擾問題才能使水泥生產(chǎn)線順暢工作。

1 DCS控制系統(tǒng)概述

DCS控制系統(tǒng)以微處理器為基礎(chǔ)的分散控制體統(tǒng)，采用多層分級、合作自治的金字塔結(jié)構(gòu)形式，通過微處理器和小型計算機對生產(chǎn)進(jìn)行集中管理、分散控制的方式。該系統(tǒng)集傳統(tǒng)設(shè)備的操控和計算機集中控制的優(yōu)點外，完全避開傳統(tǒng)機器操作性差和微型計算機系統(tǒng)危險性高的缺點。目前，DCS控制系統(tǒng)普遍應(yīng)用在冶金、電力、制造業(yè)等領(lǐng)域中。在水泥生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)流程簡單易操作，水泥生產(chǎn)線的整個過程只需輸入指令，就可以按照流程自動工作，水泥包裝完成程序結(jié)束。

2 常見DCS控制系統(tǒng)干擾來源

2.1 空間輻射

水泥生產(chǎn)線中常見的空間輻射有電力網(wǎng)絡(luò)、電磁場、自然放電以及企業(yè)內(nèi)部各種感應(yīng)加熱設(shè)備等多種外界因素的作用下進(jìn)行輻射干擾，在這種復(fù)雜的空間環(huán)境稱為空間輻射。若DCS控制系統(tǒng)在射頻工作環(huán)境中，更易受到輻射干擾，這種干擾的途徑主要通過內(nèi)部電路感應(yīng)和通信線路的外引線形成干擾，對DCS控制系統(tǒng)造成很大影響，同時輻射干擾是相互的，干擾與設(shè)備的位置、磁場的大小關(guān)系緊密，需要對通信電纜、DCS控制系統(tǒng)采用屏蔽手段進(jìn)行保護。由于當(dāng)前的DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在干擾因素，即選擇在線式不間斷USB供電電源或?qū)ψ儔浩鬟M(jìn)行隔離，利用外界優(yōu)良的供電系統(tǒng)進(jìn)行隔離，或?qū)崿F(xiàn)接地系統(tǒng)的獨立性，阻隔可能存在的干擾因素。

2.2 電纜屏蔽與敷設(shè)技術(shù)

屏蔽技術(shù)主要是通過導(dǎo)電能力較好的金屬材料，減弱電纜輻射信號，當(dāng)前水泥產(chǎn)業(yè)主要采用雙層屏蔽的方式對空間磁場輻射進(jìn)行屏蔽。敷設(shè)技術(shù)一般采用良好的電纜，針對工作環(huán)境的不同，相應(yīng)信號電纜類型的選擇也不相同，依據(jù)傳輸信號的類型對電纜進(jìn)行敷設(shè)，需要注意的是動力線和信號線之間會存在干擾，需要隔離分開走線，進(jìn)而達(dá)到抗干擾的目的。

2.3 信號隔離方法

在信號進(jìn)入系統(tǒng)之前，應(yīng)在根源上對信號線和地線之間通過接電容的方法，降低相互干擾的現(xiàn)象，并在系統(tǒng)內(nèi)的信號干擾安裝濾波器，盡可能地降低信號接收、傳送過程中的外界因素干擾，但空間電磁干擾的因素比較多，機理也比較復(fù)雜完全消除是不可能的，應(yīng)在DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計入手，通過軟件的優(yōu)化，組裝方式的改進(jìn)來提升電控系統(tǒng)的可靠性。

2.4 設(shè)備選型及正確的接地線點

選擇優(yōu)良的DCS控制系統(tǒng)，抗干擾能力會比較強，雖然設(shè)備成本會比較高，但從長遠(yuǎn)角度考慮，今后的故障造成的經(jīng)濟損失不可估算。設(shè)備接地線的主要目的一是為了安全，二是抑制干擾，因此，選擇正確的接地線點形成良好的地線環(huán)境，對提升整個電控系統(tǒng)的抗干擾能力起到重要作用。

3 案例分析

以某公司水泥生產(chǎn)線為例，一直運行比較穩(wěn)定的電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，發(fā)生事故的經(jīng)過：正常運行的原料磨系統(tǒng)，不知什么原因突然中斷，切斷現(xiàn)場通訊功能，原料磨系統(tǒng)的中控室停止工作，連鎖反應(yīng)其余設(shè)備也是如此，各崗位人員對其設(shè)備、監(jiān)控和現(xiàn)場等進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)收塵器已經(jīng)停止工作，事故現(xiàn)場損壞嚴(yán)重，除了照明系統(tǒng)和受高壓電控制的設(shè)備正常運行外，其余低壓控制的設(shè)備基本都停止工作了，現(xiàn)場指揮人員立即啟動應(yīng)急預(yù)案，將高壓控制的設(shè)備進(jìn)行分閘操作。此次事故造成了嚴(yán)重的損失，①由于突發(fā)情況崗位人員經(jīng)驗不足，沒能第一時間進(jìn)行有效執(zhí)行方案。造成立磨雖然在運轉(zhuǎn)，卻沒有原料的進(jìn)入，空磨運轉(zhuǎn)很長時間致使磨盤由于擠壓產(chǎn)生裂紋；②高壓設(shè)備大部分需要電機油進(jìn)行潤滑工作，干轉(zhuǎn)時間長造成兩臺電機零件損壞；③緊急停止高壓設(shè)備燒壞高溫看火鏡頭。

事故現(xiàn)場分析：低壓控制的設(shè)備全部停止運行，高壓控制的設(shè)備全部運行正常，當(dāng)中控室發(fā)生故障，低壓設(shè)備不能啟動，高壓設(shè)備不能及時停止，所有設(shè)備處于失控狀態(tài)。本次故障發(fā)生具有特點性，需要我們弄清楚電控系統(tǒng)發(fā)生故障的原因。

事故原因分析：通過電氣控制的基本原理可知，低壓設(shè)備失去控制，高壓設(shè)備卻正常運行，顯然是通訊模塊損壞造成的，進(jìn)一步檢測可知只有FI830F模塊出現(xiàn)故障時，才會造成信號到達(dá)中控傳輸中斷，信號進(jìn)不來也傳不出去，并且廠區(qū)所有信號不能正常傳輸，由于高壓設(shè)備和低壓設(shè)備控制原理的不同，所以才會出現(xiàn)高壓設(shè)備仍能正常運行，但卻不能及時關(guān)閉。當(dāng)前DCS控制系統(tǒng)的優(yōu)點顯著，受到水泥生產(chǎn)企業(yè)的青睞，操作員一臺電腦可以控制所有設(shè)備的操作，但是也存在隱患，DCS控制系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，將會造成水泥生產(chǎn)線大部分設(shè)備停止運行，不僅損壞設(shè)備還會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。

防止故障發(fā)生的有效措施：針對所有設(shè)備失控的狀況，應(yīng)先保護高壓設(shè)備在運轉(zhuǎn)不能停的情況下不受損壞，在低壓設(shè)備供給高壓設(shè)備之間加硬連鎖，對高壓設(shè)備實行分閘，若低壓設(shè)備發(fā)生故障后，高壓設(shè)備自動跳閘以免電機部件損壞。

4 結(jié)語

通過上述DCS控制系統(tǒng)的干擾因素及案例分析可知，解決DCS控制系統(tǒng)干擾因素和模塊故障的發(fā)生后的應(yīng)對方法，對水泥生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，企業(yè)應(yīng)從設(shè)備的選型和后期的維護中下功夫，制定有效的抗干擾因素，若電氣系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障對企業(yè)造成的損失不可估算，改造、優(yōu)化設(shè)備現(xiàn)存的缺陷是當(dāng)前急需解決的，以保障水泥產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。