DCS系統(tǒng)在運(yùn)行中常見(jiàn)故障的檢測(cè)及處理

摘?要：根據(jù)中國(guó)平煤神馬集團(tuán)坑口電廠DCS系統(tǒng)及相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)的各種故障，總結(jié)出DCS系統(tǒng)及相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中易出現(xiàn)的故障、檢查及處理措施。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng);故障;檢測(cè);處理

DCS（Distributed Control System）即分散控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用在石油、化工、電力、冶金、輕工等生產(chǎn)領(lǐng)域。DCS系統(tǒng)作為工業(yè)生產(chǎn)的中樞神經(jīng)部分，它的連續(xù)、平穩(wěn)、可靠運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的必要條件。因此，DCS系統(tǒng)在運(yùn)行中常見(jiàn)故障的檢測(cè)及處理就成了DCS維護(hù)人員面對(duì)的基本問(wèn)題。

面對(duì)不同廠家的產(chǎn)品，我們根據(jù)DCS的工作原理，摸索出了一套快速檢測(cè)DCS系統(tǒng)在運(yùn)行中的故障及處理方法。

1 DCS系統(tǒng)的工作原理

工程應(yīng)用中，DCS只是相當(dāng)于人的大腦，它收集信息、做出判斷、發(fā)出指令，而這些信息的來(lái)源和指令的實(shí)現(xiàn)則必須依靠各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。例如通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的AI、DI信號(hào)收集現(xiàn)場(chǎng)信息，在DCS內(nèi)部進(jìn)行邏輯判斷，然后由DCS或值班員將AO、DO信號(hào)發(fā)出，設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)收到AO、DO信號(hào)后進(jìn)行執(zhí)行。DCS在運(yùn)行中，通過(guò)對(duì)各種輸入輸出信號(hào)的處理實(shí)現(xiàn)對(duì)各種生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視和控制。

1.1 AI信號(hào)傳遞的流程（以熱電偶測(cè)溫顯示為例）

熱電偶在溫度發(fā)生變化時(shí)，熱電偶接線端子測(cè)得的電壓（mV）同時(shí)會(huì)發(fā)生變化。變化的電壓信號(hào)經(jīng)電纜送入熱電偶專(zhuān)用模塊，該專(zhuān)用模塊將電壓（mV）信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)然后經(jīng)過(guò)DP通信線傳入DCS主控單元，主控單元內(nèi)的專(zhuān)用軟件（各種類(lèi)型的模塊在主控單元軟件內(nèi)都有專(zhuān)門(mén)對(duì)應(yīng)的地址和轉(zhuǎn)換函數(shù)）接收該數(shù)字信號(hào)后由專(zhuān)門(mén)用于轉(zhuǎn)換熱電偶信號(hào)的函數(shù)模塊將數(shù)字信號(hào)還原為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)得的溫度信號(hào)。

在操作員站畫(huà)面上顯示各測(cè)點(diǎn)值，需要將主控單元內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)矫颗_(tái)操作員站，我們將主控單元和操作員站之間通過(guò)以太網(wǎng)連接，并且在操作員站內(nèi)部建立服務(wù)器專(zhuān)門(mén)用于和主控單元通信，在操作員站服務(wù)器上建立與主控單元內(nèi)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，再經(jīng)過(guò)一定的上層和下層通信軟件就可以將主控單元的數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器了，服務(wù)器接收數(shù)據(jù)后，再經(jīng)過(guò)專(zhuān)用圖形軟件將該溫度真實(shí)還原在畫(huà)面并能實(shí)時(shí)變化，這樣就完成了整個(gè)數(shù)據(jù)的采集和顯示。

1.2 AO信號(hào)傳遞的流程（以閥門(mén)開(kāi)度設(shè)定為例）

AO信號(hào)的傳輸是AI信號(hào)傳入的反向過(guò)程。當(dāng)操作員在畫(huà)面上將一次風(fēng)機(jī)入口門(mén)開(kāi)到50%時(shí)，50%作為數(shù)字信號(hào)由操作員站經(jīng)以太網(wǎng)進(jìn)入主控單元，然后在主控單元經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換成一定進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)傳輸給專(zhuān)門(mén)的AO輸出模塊，再經(jīng)過(guò)AO輸出模塊轉(zhuǎn)換成一定的電流信號(hào)，通過(guò)模塊與現(xiàn)場(chǎng)電氣回路來(lái)控制設(shè)備開(kāi)到50%。

1.3 DI信號(hào)傳遞的流程（以開(kāi)關(guān)閥的關(guān)狀態(tài)反饋為例）

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)閥關(guān)到位以后，關(guān)到位行程開(kāi)關(guān)的干接點(diǎn)（一般DCS的開(kāi)關(guān)量輸入都是干接點(diǎn)）閉合，將DI信號(hào)返回DI模塊，然后由主控單元通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)讲僮鲉T畫(huà)面，告訴操作員該開(kāi)關(guān)已經(jīng)按照要求關(guān)閉。

1.4 DO信號(hào)傳遞的流程（以開(kāi)電動(dòng)門(mén)為例）

DO畫(huà)面點(diǎn)擊開(kāi)電動(dòng)門(mén)按鈕后，發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)入主控單元，然后從主控單元經(jīng)DP通信線進(jìn)入DO模塊，在由DO模塊傳輸給相應(yīng)的繼電器，通過(guò)繼電器輸出電信號(hào)來(lái)控制電氣回路最終導(dǎo)致電路接通，現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)門(mén)開(kāi)始動(dòng)作。

2 DCS系統(tǒng)故障的檢測(cè)

系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，首先要判斷出故障是發(fā)生在DCS、外圍輸入輸出設(shè)備，或是連線上。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)常見(jiàn)典型的故障有以下幾類(lèi)：AI信號(hào)顯示異常、DI信號(hào)顯示異常、AO信號(hào)輸出異常、DO信號(hào)輸出異常。

2.1 AI信號(hào)顯示異常

AI信號(hào)顯示包括數(shù)據(jù)不準(zhǔn)、不波動(dòng)、不顯示等情況，它可能由于現(xiàn)場(chǎng)儀表引起，也可能由于DCS引起，可采取的判斷方法有：

2.1.1 檢查DCS的通道。用信號(hào)發(fā)生器模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接入顯示異常信號(hào)的通道測(cè)試，或?qū)⒘硪煌?lèi)型顯示正常的信號(hào)線纜改接到該通道測(cè)試，若正常表明DCS通道正常，若不正常則表明DCS通道故障。

2.2 DI信號(hào)顯示異常

DI信號(hào)主要由現(xiàn)場(chǎng)的干接點(diǎn)輸入到DCS的，可采取的判斷方法有：

2.2.1 檢查DCS的通道。用短接線接入顯示異常信號(hào)的通道測(cè)試，或?qū)⒘硪煌?lèi)型顯示正常的信號(hào)線纜改接到該通道測(cè)試，若正常表明DCS通道正常，若不正常則表明DCS通道故障。

2.2.2 檢查現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的信號(hào)及線路。拆下現(xiàn)場(chǎng)輸入的二根導(dǎo)線，用萬(wàn)用表的電阻檔，實(shí)測(cè)是否有與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)一致的通斷信號(hào)，若有表明現(xiàn)場(chǎng)正常，若沒(méi)有表明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或線路故障。

2.3 AO信號(hào)輸出異常

2.3.1 檢查DCS的通道。拆下去現(xiàn)場(chǎng)的二根導(dǎo)線，將萬(wàn)用表調(diào)至mA檔接入通道，實(shí)測(cè)是否有4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，若有表明DCS通道正常，若沒(méi)有表明DCS通道故障。

2.3.2 檢查去現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)及線路。拆下去現(xiàn)場(chǎng)的二根導(dǎo)線，用信號(hào)發(fā)生器模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接入輸出的二根導(dǎo)線，檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能否正常動(dòng)作，若能表明現(xiàn)場(chǎng)正常，若不能表明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或線路故障。

2.4 DO信號(hào)輸出異常

DCS的DO信號(hào)控制的是繼電器的線圈，可采取的判斷方法有：

2.4.1 檢查DCS的通道及繼電器。拆下去現(xiàn)場(chǎng)的二根導(dǎo)線，將萬(wàn)用表調(diào)至電阻檔接入繼電器的接點(diǎn)，實(shí)測(cè)是否有正常的通斷信號(hào)，若有表明DCS通道及繼電器正常，若沒(méi)有表明DCS通道及繼電器故障。

2.4.2 檢查去現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)及線路。拆下去現(xiàn)場(chǎng)輸出的二根導(dǎo)線，用短接線短接輸出的二根導(dǎo)線，檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能否正常動(dòng)作，若能表明現(xiàn)場(chǎng)正常，若不能表明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或線路故障。

3 DCS系統(tǒng)故障的處理

判斷出故障是發(fā)生在DCS系統(tǒng)內(nèi)部還是在外圍設(shè)備或是連線上后，就可對(duì)癥下藥，迅速排除故障。如果是DCS的問(wèn)題，可以更換通道、檢查邏輯等處理;如果是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及線路的問(wèn)題，可以進(jìn)行更換現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、線路等，或?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)做進(jìn)一步的檢查。

在處理故障中應(yīng)注意以下問(wèn)題：

（1）對(duì)在系統(tǒng)聯(lián)鎖、保護(hù)、自動(dòng)中使用的AI、DI點(diǎn)，在處理前應(yīng)將相應(yīng)的聯(lián)鎖、保護(hù)、自動(dòng)解除、或是對(duì)相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)制，然后方可進(jìn)行處理。

（2）對(duì)于外供電回路，在拆除卡件現(xiàn)場(chǎng)側(cè)接線時(shí)，應(yīng)先將外圍設(shè)備電源切除，或拆除后用絕緣膠布對(duì)每根線分開(kāi)進(jìn)行包裹，防止短路發(fā)生。

總之，雖然DCS產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家眾多，設(shè)計(jì)不盡相同，功能和特點(diǎn)也各有千秋，但是DCS的工作原理卻大致相同。掌握DCS的基本工作原理，通過(guò)對(duì)DCS本身和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的檢測(cè)判斷，就能快速對(duì)DCS系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)的故障進(jìn)行處理。

作者簡(jiǎn)介：呂紅義、1983.2、男、河南省平頂山市人、本科、助理工程師、中國(guó)平煤神馬集團(tuán)坑口電廠、發(fā)供電、熱工儀表。