自動(dòng)化儀表DCS 常見(jiàn)故障及應(yīng)對(duì)措施

王波

威海中?？萍加邢薰?山東威海 264200

根據(jù)自動(dòng)化控制在生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的實(shí)際應(yīng)用需求，要求必須針對(duì)自動(dòng)化儀表DCS 常見(jiàn)故障進(jìn)行探索，并提出針對(duì)性的解決措施，才能確保各生產(chǎn)企業(yè)整體生產(chǎn)的效率和效益需要，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)可持續(xù)化發(fā)展。因此本文將以玻璃生產(chǎn)廠為例，從玻璃生產(chǎn)中常見(jiàn)應(yīng)用的GE DCS、和利時(shí)DCS、霍尼韋爾DCS、華文DCS等著手，對(duì)DCS 控制過(guò)程中常見(jiàn)故障進(jìn)行歸納并提出有效的應(yīng)對(duì)解決措施，為實(shí)現(xiàn)玻璃化工企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)控和安全生產(chǎn)提供幫助[1]。

1 DCS 系統(tǒng)概述

DCS 即集散控制系統(tǒng)，是英文Distributed Control System 的縮寫(xiě)，屬于第四代的工業(yè)控制系統(tǒng)，也稱分布式控制系統(tǒng)。它是一套集數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)為一體的工業(yè)信息技術(shù)控制系統(tǒng)。其主干網(wǎng)絡(luò)、卡件和DPU 通訊、電源等都是雙冗余，因此DCS 控制具備的較高可靠性，友好人機(jī)交互界面、系統(tǒng)開(kāi)放性好以及組態(tài)、維護(hù)方便等特點(diǎn)，深受各行業(yè)的青睞。

2 DCS 系統(tǒng)常見(jiàn)故障

DCS 是一種結(jié)合了多種技術(shù)的復(fù)雜控制系統(tǒng)，雖然它的可靠性較高，但由于實(shí)際環(huán)境、人為因素硬件、軟件等原因，在實(shí)際的應(yīng)用中，系統(tǒng)偶爾也會(huì)出現(xiàn)故障。

2.1 環(huán)境或人為因素導(dǎo)致DCS 故障

環(huán)境因素包括很多如溫度、濕度、灰塵等。控制室環(huán)境溫度過(guò)高，控制柜內(nèi)風(fēng)扇散熱不良，高溫會(huì)導(dǎo)致控制器工作不穩(wěn)定，當(dāng)柜內(nèi)溫度超過(guò)55 度時(shí)，不僅會(huì)影響元器件的使用壽命，還會(huì)造成實(shí)時(shí)畫(huà)面數(shù)據(jù)停止刷新，程序執(zhí)行也會(huì)出現(xiàn)異常；環(huán)境濕度過(guò)大導(dǎo)致卡件等生銹接觸不良。個(gè)別卡件數(shù)據(jù)無(wú)更新，DPU 主副空經(jīng)常切換等現(xiàn)象；環(huán)境灰塵過(guò)多，首先影響的卡件端子板電路板的散熱，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行緩慢，還會(huì)產(chǎn)生短路接觸不良等問(wèn)題；人為因素主要包括操作人員誤操作或者設(shè)定數(shù)據(jù)超出范圍等，儀控人員不熟悉工藝流程盲目檢修拆線影響信號(hào)輸入輸出導(dǎo)致程控異常停止等[2]。

2.2 硬件設(shè)備導(dǎo)致DCS 故障

硬件故障包括系統(tǒng)硬件故障和設(shè)備故障，系統(tǒng)硬件一般指DCS 的I/O 卡件、端子板、DPU 控制板、交換機(jī)、上位機(jī)等發(fā)生損壞造成的故障，由于I/O 卡件、端子板等都可以帶電插板，DPU雙冗余控制，因此一般不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。而上位機(jī)或交換機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)仍可正常運(yùn)行，控制的輸入輸出信號(hào)也保持正常，只需將有故障的設(shè)備盡快檢修即可。設(shè)備故障指現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力、流量、閥門等設(shè)備信號(hào)出現(xiàn)短路、斷路、串入電壓等導(dǎo)致卡件損壞，引起DCS 故障。

2.3 控制軟件或程序?qū)е翫CS 故障

軟件包括系統(tǒng)軟件和程序應(yīng)用軟件，一般在調(diào)試階段容易出現(xiàn)，尤其是應(yīng)用軟件程序復(fù)雜，運(yùn)行量大，較容易出現(xiàn)故障，這要求調(diào)試人員和儀控維護(hù)人員要認(rèn)真觀察異?，F(xiàn)象及時(shí)查找問(wèn)題。運(yùn)行階段出現(xiàn)故障一般由于程序判斷條件不充足導(dǎo)致。調(diào)試時(shí)各種復(fù)雜條件沒(méi)有考慮周全，當(dāng)實(shí)際運(yùn)行后，偶然出現(xiàn)一種新的判斷條件時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致程序在某種運(yùn)行狀態(tài)下停止。因此在編程時(shí)要熟悉工藝流程，多和操作工交流，不要遺漏容易忽略的條件。

2.4 干擾問(wèn)題導(dǎo)致DCS 故障

DCS 控制系統(tǒng)的干擾故障通常就是系統(tǒng)的接地問(wèn)題，一般DCS 系統(tǒng)不明原因的死機(jī)就要考慮干擾問(wèn)題。由于一般控制室內(nèi)除了DCS 控制柜外，還有其它大功率設(shè)備的控制柜。因此要嚴(yán)格執(zhí)行屏蔽與接地要求，保持DCS 柜與其它控制柜、底座絕緣，并且DCS 的接地電阻一般要求小于1 歐姆。一些DCS 輸入信號(hào)如溫度、壓力、流量等檢測(cè)信號(hào)干擾來(lái)源主要有電磁輻射干擾、磁場(chǎng)耦合干擾、直接傳輸干擾等，因此系統(tǒng)的信號(hào)線不要從干擾源附近敷設(shè)，以防止干擾信號(hào)串入系統(tǒng)。

2.5 電源問(wèn)題導(dǎo)致DCS 故障

一般DCS 系統(tǒng)都是雙冗余電源，當(dāng)一路電源失電后可以無(wú)擾動(dòng)切換到另一路電源供電，以保證控制系統(tǒng)的持續(xù)供電，因此DCS 系統(tǒng)進(jìn)電要求是兩路不同的電源。最好一路是UPS 供電，一路市電。因UPS 能在電網(wǎng)波動(dòng)時(shí)穩(wěn)定電壓，電網(wǎng)斷電時(shí)使用自身配置的電池為DCS 負(fù)載供電，還能抑制電網(wǎng)的諧波干擾、電壓瞬間跌落、電磁干擾等，可以為DCS 系統(tǒng)提供穩(wěn)定、波形純正的電力供給。

3 DCS 故障處理辦法

3.1 制定DCS 系統(tǒng)的日常巡檢和故障排查

DCS 系統(tǒng)的運(yùn)行管理是指儀控維護(hù)人員需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行日常的巡檢，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)檢查、DPU、卡件運(yùn)行指示情況、控制柜溫度、定期清灰等。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)需要增加設(shè)備或修改參數(shù)時(shí)，進(jìn)入組態(tài)前一定確認(rèn)好系統(tǒng)狀態(tài)，備份好修改前后組態(tài)信息，且保證修改過(guò)程不影響其它程序的正常運(yùn)行[3]。

3.2 增加合理抗干擾措施

首先應(yīng)該對(duì)DCS 系統(tǒng)進(jìn)行良好的接地。最好安裝專用獨(dú)立的接地網(wǎng)，接地周圍15 米不要有避雷地的接入點(diǎn)，接地電阻至少要小于4 歐姆。DCS 控制柜與周圍其它控制柜保持絕緣。儀控信號(hào)電纜要采用屏蔽電纜，這樣對(duì)抗干擾性實(shí)行雙重保護(hù)，電纜的內(nèi)層銅絲編織層全部匯集到DCS 控制柜的接地母排上接地，防止形成閉合回路干擾。

3.3 制定嚴(yán)格的操作管理制度

對(duì)于一些企業(yè)如玻璃生產(chǎn)行業(yè)，都是連續(xù)生產(chǎn)的，因此必須要求操作工和相關(guān)儀控、設(shè)備、電氣、工藝等相關(guān)人員詳細(xì)了解車間工藝流程，不能出行低級(jí)的誤操作，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或DCS出現(xiàn)故障時(shí)，首先首先應(yīng)切換到對(duì)控制程序影響最小的方式來(lái)控制，如自動(dòng)控制可切換成手動(dòng)控制，連鎖控制可斷開(kāi)連鎖，盡快查找故障原因直至恢復(fù)正常。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在工業(yè)化積極發(fā)展的環(huán)境下推動(dòng)DCS 的積極應(yīng)用，合理探索和找到DCS 在實(shí)際生產(chǎn)工作中存在的故障并采取積極的故障處理措施，配合日常合理的設(shè)備維護(hù)和檢修工作，能夠在最大程度上提高自動(dòng)化儀表設(shè)備的使用壽命和質(zhì)量，幫助企業(yè)獲得更高質(zhì)量的工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品。