DCS系統(tǒng)的維護(hù)與實踐運用研究

摘要：近年來，科學(xué)技術(shù)的革新，成為各個行業(yè)領(lǐng)域高速發(fā)展的驅(qū)動力，DCS系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，令整體工業(yè)化操控程序不再局限于單一化的指令對接傳輸，而是以分散形式為主，極大提升工業(yè)化操控效率?；诖?，文章對DCS系統(tǒng)特性進(jìn)行論述，對DCS系統(tǒng)的維護(hù)工作進(jìn)行探析，并對維護(hù)工作的實踐應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng);維護(hù);實踐運用

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

文章編號：1009-3044（2020）21-0206-02

集散控制系統(tǒng)（DCS）是以計算機為平臺，在通訊技術(shù)、控制技術(shù)、模塊化技術(shù)的支持下，實現(xiàn)以系統(tǒng)為中心的集中式操控、分層式管理。DSC系統(tǒng)的信息實時傳遞、可拓展特性，可傳遞對大容量信息進(jìn)行實時傳輸，確保機械設(shè)備可保持最優(yōu)的性能。從信息傳輸角度來看，多架構(gòu)信息傳輸形式，可令系統(tǒng)本身具備多線程的決策能力，但在長時間、高負(fù)荷的運行下，系統(tǒng)運行效率也將隨之降低，為確保系統(tǒng)運行的高效率性，需對系統(tǒng)進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)，令系統(tǒng)可進(jìn)行精密化、定向化操控，為整個機械體系的運行提供保障。

1 DCS系統(tǒng)特性論述

DCS系統(tǒng)將控制模塊與監(jiān)控模塊進(jìn)行整合，在數(shù)字化通信技術(shù)的應(yīng)用下，令系統(tǒng)本身具備多模塊操控的能力。與PLC控制器相比，DCS系統(tǒng)操控面更廣，從控制上位系統(tǒng)來看，DCS系統(tǒng)是涵蓋PLC控制器的，DCS系統(tǒng)的控制站可實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控、PAC等，同時DCS系統(tǒng)擁有更為強大的適用能力，在運行過程中可進(jìn)行自調(diào)控管理，并依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行自主化操控。DCS 系統(tǒng)的特性包含下列幾方面。

可靠性，DCS系統(tǒng)在進(jìn)行控制時，可進(jìn)行多臺控制器的同步處理，且每一臺設(shè)備在結(jié)構(gòu)的高容錯架構(gòu)下，如其中一臺控制系統(tǒng)失效，將不會對其他設(shè)備造成影響，可以將其看成是基于信息同步的并聯(lián)式系統(tǒng)。同時，由于設(shè)備承擔(dān)任務(wù)相對獨立，可依據(jù)設(shè)備所擔(dān)任的職能為其設(shè)定獨立的操控結(jié)構(gòu)，令系統(tǒng)不再局限于單一化的運行中，以此來提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

開放性，DCS系統(tǒng)搭載的計算機設(shè)備是以局域網(wǎng)進(jìn)行連接的，如系統(tǒng)進(jìn)行拓展時，無需對原有的架構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)定，只需將設(shè)備連人局域網(wǎng)絡(luò)體系中便可，此過程中其余設(shè)備仍可保持正常的工作狀態(tài)，不受干擾。

功能性，DCS系統(tǒng)的應(yīng)用功能主要體現(xiàn)在控制體系中，其可進(jìn)行耦合控制、信息前饋控制、預(yù)測控制等，同時依據(jù)系統(tǒng)本身特性可隨時進(jìn)行控制方法的補充。在不同應(yīng)用場合，DCS系統(tǒng)所起到的控制功能也具有一定差異性，如在生產(chǎn)監(jiān)控中可實現(xiàn)自控制，在工序管理中可實現(xiàn)多點為線程管理。

2 DCS系統(tǒng)的維護(hù)

2.1前期準(zhǔn)備工作

DCS系統(tǒng)在長時間的工作狀態(tài)下，系統(tǒng)性能將下降，令系統(tǒng)本身運行效率降低，為此，技術(shù)人員應(yīng)定期對系統(tǒng)進(jìn)行運維管理，確保系統(tǒng)保持最佳的性能應(yīng)對應(yīng)用形式。在維護(hù)處理初期，技術(shù)人員應(yīng)對系統(tǒng)的總成進(jìn)行全方位認(rèn)知，了解每一項細(xì)節(jié)在系統(tǒng)中存在的價值，以此來進(jìn)行逐一排查與養(yǎng)護(hù)。例如DCS系統(tǒng)內(nèi)的XDPS模塊，其是由分散處理單元（DPU）、人機交互界面（MMI）、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等組成，技術(shù)人員在進(jìn)行運維時，則需要對系統(tǒng)內(nèi)模塊的功能進(jìn)行了解，找到各個模塊的功能。同時，應(yīng)對系統(tǒng)內(nèi)信息處理工序進(jìn)行了解，針對不同信息的分流形式來判斷某一時間節(jié)點下數(shù)據(jù)流量的大小。此外，DCS系統(tǒng)的硬件、軟件也是故障高發(fā)區(qū)域，例如外接開槽、分散處理接口等，當(dāng)此類部位損害時，將導(dǎo)致系統(tǒng)無法對各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行備份存儲，極大降低系統(tǒng)的運行性能。技術(shù)人員在運維管理中，應(yīng)加強日常養(yǎng)護(hù)力度，針對系統(tǒng)易出現(xiàn)的隱性問題制定預(yù)測舉措，做到防患于未然，確保當(dāng)DCS系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，可第一時間解決，保證DCS系統(tǒng)運行的流暢性。

2.2 系統(tǒng)運行過程中的維護(hù)

DCS系統(tǒng)運行是搭載計算機設(shè)備來實現(xiàn)的，DCS系統(tǒng)運行過程中是離不開電力支持的，為此，應(yīng)最大限度地對電力供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)。例如在電纜夾層處應(yīng)加大防護(hù)力度，將上位承接設(shè)施的機柜電纜人口處進(jìn)行封閉處理，避免腐蝕性雜質(zhì)、小動物等進(jìn)入內(nèi)部，造成電纜的損壞，此類故障屬于隱性問題的一種。系統(tǒng)運行過程中，應(yīng)定期對系統(tǒng)易卡部位進(jìn)行處理，對于裸露在外的元器件則應(yīng)進(jìn)行絕緣包裹，防止人員誤觸碰產(chǎn)生靜電導(dǎo)出效應(yīng)對精密元器件造成損毀。工作人員在對精密性元器件進(jìn)行處理時，必須帶上防靜電設(shè)備，避免設(shè)備本身產(chǎn)生過荷載現(xiàn)象。如DCS系統(tǒng)在運行過程中，出現(xiàn)監(jiān)測點跳變現(xiàn)象，一般是接地柜端子松動、電磁干擾等產(chǎn)生的，技術(shù)人員在管理過程中，應(yīng)對DCS系統(tǒng)的信號源進(jìn)行屏蔽檢測，最大限度地隔離信號源與干擾源。技術(shù)人員應(yīng)對DCS系統(tǒng)搭載的存儲模塊進(jìn)行檢測，由于DCS系統(tǒng)在運行過程中，工作時段下將承接大量的數(shù)據(jù)信息，其中沒有價值的信息將占據(jù)一定的存儲空間，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運行的性能。為此，應(yīng)對DCS系統(tǒng)的存儲空間進(jìn)行定期清理，并將具有一定價值的信息導(dǎo)人移動存儲設(shè)備中進(jìn)行保存。

2.3 系統(tǒng)運行后期的維護(hù)

DCS系統(tǒng)運作過程中，硬件設(shè)備將產(chǎn)生靜電，對空氣中的灰塵起到吸附效果，為此，技術(shù)人員應(yīng)在DCS系統(tǒng)停止運行后，對硬件設(shè)備進(jìn)行清灰處理，且應(yīng)對硬件的損耗程度進(jìn)行檢測，硬件設(shè)備的檢測并不體現(xiàn)在系統(tǒng)的操控性能中，如硬件設(shè)備的線路連接處于虛接狀態(tài)時，則應(yīng)及時進(jìn)行更換處理，以防止DCS系統(tǒng)運行到重要節(jié)點處，線路斷開造成系統(tǒng)無法運行。DCS系統(tǒng)長時間高負(fù)荷運行中，內(nèi)部CPU主板的溫度處于長時間高溫狀態(tài)，可在室溫冷卻下在外部抹上硅脂散熱膠體，確保CPU主板在運行過程中可迅速降溫，提升DCS系統(tǒng)的運行效率。此外，應(yīng)對DCS系統(tǒng)的散熱器進(jìn)行檢測，如存在老化、故障等風(fēng)險時，應(yīng)及時進(jìn)行更換處理。

3 DCS系統(tǒng)的實踐維護(hù)措施

以某工廠DCS系統(tǒng)控制的工作機組為例進(jìn)行運維養(yǎng)護(hù)處理，經(jīng)詳細(xì)數(shù)據(jù)表明DCS系統(tǒng)在現(xiàn)場控制過程中，某一時間節(jié)點下故障率高達(dá)0.78%，全年故障平均率約為0.38%，當(dāng)系統(tǒng)運行時長加大時，甚至出現(xiàn)信號失真、文件丟失、系統(tǒng)閃退的現(xiàn)象。

在對DCS系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時，針對信號失真現(xiàn)象，由于工廠DCS系統(tǒng)運行采用的是以太網(wǎng)體系，此過程中用戶相當(dāng)于串聯(lián)在網(wǎng)絡(luò)體系中，如終端系統(tǒng)設(shè)備增加，則網(wǎng)絡(luò)荷載量將加大。當(dāng)荷載量超出以外網(wǎng)的最大運行參數(shù)時，用戶如繼續(xù)進(jìn)行信息傳輸，則必然造成信息沖撞產(chǎn)生重疊、堵塞的現(xiàn)象。為此，應(yīng)對分散處理單元（DPU）進(jìn)行升級處理，并對DCS系統(tǒng)通信協(xié)議進(jìn)行同步轉(zhuǎn)變，提升系統(tǒng)的荷載量。

在對文件丟失問題進(jìn)行處理時，可由控制站人手，將支持文件傳輸?shù)纳衔幌到y(tǒng)進(jìn)行檢查與更新，然后在測定供電系統(tǒng)是否可支持文件上位系統(tǒng)的運行。

系統(tǒng)閃退問題產(chǎn)生的主要原因是由于支持系統(tǒng)的軟件、硬件無法同步支持兼容體系，如系統(tǒng)存儲模塊在長時間運行下，必然造成實體化與虛擬化的脫離現(xiàn)象，加大內(nèi)存占用量，當(dāng)內(nèi)存空間不足以支持系統(tǒng)運行時，則必然導(dǎo)致系統(tǒng)或其他程序出現(xiàn)無故終止運行的情況。為此，應(yīng)定期對系統(tǒng)操控中心進(jìn)行清潔處理，利用硬盤壓縮程序?qū)ο到y(tǒng)存儲硬件進(jìn)行清理，以釋放更多的存儲空間，提升DCS系統(tǒng)的應(yīng)用性能。

4 結(jié)語

綜上所述，DCS系統(tǒng)的集散式工作特點，奠定其在工業(yè)體系中的地位，為最大限度地提升DCS系統(tǒng)應(yīng)用質(zhì)量，技術(shù)人員應(yīng)定期對系統(tǒng)進(jìn)行運維養(yǎng)護(hù)，針對DCS系統(tǒng)易出現(xiàn)的問題點設(shè)定獨立的維修方案，以保證系統(tǒng)運行的連貫性。此外，技術(shù)人員應(yīng)加大自身專業(yè)技能的學(xué)習(xí)，通過提升知識儲備，更全面的應(yīng)對系統(tǒng)運維工作。

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【通聯(lián)編輯：張薇】

作者簡介：李永成（1973-），男，工程師，本科，研究方向：工業(yè)自動化儀器儀表工程。