自動(dòng)化儀表（DCS）常見故障以及預(yù)防性維護(hù)

李莉

[摘? ? 要]自動(dòng)化儀表（DCS）是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的一種工具，由于工業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，自動(dòng)化儀表經(jīng)常面臨在高溫高壓環(huán)境下作業(yè)的現(xiàn)象，因此，在使用過程中很有可能出現(xiàn)故障，嚴(yán)重威脅到工業(yè)生產(chǎn)安全。為了能夠降低故障帶來的危害，盡可能減少出現(xiàn)故障的幾率，就需要深入分析故障出現(xiàn)的原因，做到具體問題具體應(yīng)對(duì)。鑒于此，文章立足于自動(dòng)化儀表（DCS）常見故障及成因，對(duì)具體的應(yīng)對(duì)措施以及預(yù)防性維護(hù)方法展開如下探討。

[關(guān)鍵詞]自動(dòng)化儀表;常見故障;預(yù)防性維護(hù)

[中圖分類號(hào)]TH86 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）11–0–03

Common Failures and Preventive Maintenance of DCS

Li Li

[Abstract]Automation instrumentation （DCS） is a tool widely used in industry. Due to the complex production environment of industry， automation instrumentation often faces the phenomenon of working in high temperature and high pressure environment. Therefore， it is very likely to malfunction during use. Threaten industrial production safety. In order to reduce the damage caused by the failure and minimize the probability of failure， it is necessary to analyze the cause of the failure in depth and deal with specific problems. In view of this， the article is based on the common failures and causes of automation instruments （DCS）， and discusses specific countermeasures and preventive maintenance methods as follows.

[Keywords]automatic instrument; common failure; preventive maintenance

1 自動(dòng)化儀表（DCS）常見故障及成因

1.1 溫度控制儀故障及成因

由于自動(dòng)化儀表（DCS）的作業(yè)環(huán)境多變，因此其內(nèi)部出現(xiàn)故障的可能性也相對(duì)較大，這也是無法使DCS處于正常使用狀態(tài)的關(guān)鍵原因。比如，一旦DCS處于濕度或者溫度超出其內(nèi)部元件所能承受的容差，就會(huì)引發(fā)溫度控制儀故障，即DCS測(cè)量滯后。如果長(zhǎng)時(shí)間無法改善外部環(huán)境條件，就會(huì)導(dǎo)致DCS測(cè)量元件嚴(yán)重受損，進(jìn)而降低測(cè)量精確度。

1.2 電源故障及成因

電源是確保DCS系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要原因，一旦電源出現(xiàn)問題，就需要快速找出問題所在，常見的引發(fā)電源問題的原因主要有：①配線、電纜、端子接頭接觸不良。②電源在運(yùn)行過程中致使接頭松動(dòng)。③由于受到外力作用導(dǎo)致螺栓連接位置接觸不良。④電源線阻抗增加或者絕緣層質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。⑤外物腐蝕了電源線，致使電源線接觸不良。⑥電源線布線缺乏合理性。⑦地線布置不合理，磁信號(hào)嚴(yán)重影響了電源系統(tǒng)的運(yùn)作。

1.3 網(wǎng)絡(luò)通信故障及成因

DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)眾多，除了人機(jī)界面的連接節(jié)點(diǎn)之外，同時(shí)還有連接中央處理器的節(jié)點(diǎn)。常見的網(wǎng)絡(luò)通行故障有操作員站掉線、服務(wù)器死機(jī)、通信中斷等。出現(xiàn)這種故障的原因除了來自于網(wǎng)絡(luò)堵塞和軟件設(shè)計(jì)不合理之外，還來源于以下幾個(gè)方面：

①在傳輸數(shù)據(jù)的過程中，某個(gè)節(jié)點(diǎn)為詢問數(shù)據(jù)，而其他節(jié)點(diǎn)缺少數(shù)據(jù)支撐，因此，就會(huì)出現(xiàn)詢問指令重復(fù)的現(xiàn)象，致使網(wǎng)絡(luò)堵塞。②破壞網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)。③DCS組態(tài)作業(yè)缺乏規(guī)范性，缺少合理的I/O連接，對(duì)于數(shù)據(jù)的讀取，由于負(fù)荷過載而出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)堵塞問題。④在升級(jí)軟件之后，驅(qū)動(dòng)程序無法順應(yīng)硬件的要求。

1.4 軟件故障及成因

通常軟件故障的出現(xiàn)是由于編制錯(cuò)誤而引起的，在軟件升級(jí)后或者DCS系統(tǒng)投入使用之后，通常情況下會(huì)增加大部分軟件程序編制工作的復(fù)雜程度，再加上組態(tài)人員交叉作業(yè)，就會(huì)增加軟件錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率，監(jiān)控軟件以及安裝工作站工具是DCS系統(tǒng)所應(yīng)用的軟件。故障主要體現(xiàn)為：

①主CPU組態(tài)、從CPU組態(tài)信息不一致，CPU無法正常初始化。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)和通道連接信號(hào)無法有效匹配。（3）由于網(wǎng)絡(luò)通信阻塞導(dǎo)致系統(tǒng)混亂。（4）打印機(jī)失效。

1.5 液位儀表故障及成因

在DCS運(yùn)行的過程中，可能會(huì)引發(fā)液位儀表故障，如果這種故障頻繁出現(xiàn)，就會(huì)引起液位數(shù)值以及儀表數(shù)值之間的差異。為了能夠盡可能避免這種現(xiàn)象，就需要相關(guān)工作人員密切觀察液位，并且及時(shí)采取對(duì)應(yīng)的措施減少故障。

1.6 系統(tǒng)干擾故障及成因

在DCS的常見故障中，系統(tǒng)干擾也是一種常見故障，主要表現(xiàn)為接地不良以及屏蔽故障等。一旦出現(xiàn)這種類型的故障，就會(huì)引發(fā)參數(shù)錯(cuò)誤問題，威脅到DCS的正常運(yùn)行。所以，引發(fā)DCS故障的原因是DCS的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，使用大功率通信設(shè)備、切換備用電源以及屏蔽故障等，都有可能干擾DCS，進(jìn)而引發(fā)系統(tǒng)干擾故障。

2 自動(dòng)化儀表（DCS）常見故障處理方法

2.1 溫度控制儀故障處理

面對(duì)溫度控制儀故障，需要相關(guān)工作人員密切觀察DSC的顯示值，如果數(shù)值突然變大或變小，就說明測(cè)量元件或者測(cè)量回路出現(xiàn)了問題。如果溫度控制儀的波動(dòng)速度比較慢，通過熱量守恒定律就可以判斷出故障來源于工藝問題。如果溫度控制儀的波動(dòng)速度太快，就說明故障是由于系統(tǒng)問題而引起的。

2.2 電源故障處理

（1）電源故障是自動(dòng)化儀表故障中較為普遍的故障類型之一，電源故障的產(chǎn)生和DCS模塊的使用時(shí)間相關(guān)，DCS模塊的使用時(shí)間越久就越容易出現(xiàn)電源故障，規(guī)避和處理故障的方法主要有以下幾點(diǎn)：

①在選擇電源模塊時(shí)以質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格篩選，并且對(duì)電源的冗余率進(jìn)行調(diào)整。②在檢查維護(hù)時(shí)查看電源接線是否松動(dòng)，如果出現(xiàn)松動(dòng)情況，要及時(shí)處理。③規(guī)避和降低電磁的干擾，對(duì)電源的布線做出改進(jìn)升級(jí)。④對(duì)電源的使用情況做詳細(xì)記錄，根據(jù)電源的使用壽命周期對(duì)電源進(jìn)行定期更換，避免故障的發(fā)生。

（2）維護(hù)DCS系統(tǒng)電源最常見的方式有以下5種：

①對(duì)電源電纜接線、配線、端子排、螺絲等部件進(jìn)行測(cè)溫檢查，避免因溫度過高而產(chǎn)生故障。②對(duì)電源配線、端子排、電纜接線處螺絲等進(jìn)行檢查，查看是否連接正常，如果出現(xiàn)連接松動(dòng)要及時(shí)調(diào)整，同時(shí)還要保證保險(xiǎn)絲的容量符合電路圖要求。③對(duì)UPS電源的接線和其電源輸出進(jìn)行檢測(cè)，如果存在問題就要做出及時(shí)處理。④為了防止單路電源出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作狀況的發(fā)生，就要在DCS電源報(bào)警發(fā)出以后及時(shí)找出故障問題所在，及時(shí)排除故障。⑤如果控制器出現(xiàn)故障或者故障和控制器有關(guān)聯(lián)，在這種情況下就要快速更換電源，如果不及時(shí)處理，就有可能造成控制器的設(shè)置初始化，所以要做好防范工作。

2.3 通信故障處理

由于降低網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷的難度較大，而且也沒有低損耗切可行的辦法，所以解決網(wǎng)絡(luò)通信堵塞的方法就只能依靠于工作人員的日常維護(hù)和檢查，但是由于維護(hù)檢查的工作難度很大，所以為了解決通信網(wǎng)絡(luò)堵塞問題就要提高維護(hù)工作人員的工作能力，完善日常維護(hù)工作的方法和技巧，下面歸納處7條日常維護(hù)工作的方式。

（1）加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工作，提升網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試頻率，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多頻次測(cè)試，對(duì)所有系統(tǒng)的通信負(fù)荷率進(jìn)行針對(duì)性監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀況和調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)輸出時(shí)間，降低網(wǎng)絡(luò)的符合。

（2）排除網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的阻力因素，在進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)，對(duì)DPU和數(shù)據(jù)站點(diǎn)做及時(shí)復(fù)位處理，刪除無用的數(shù)據(jù)文件。

（3）提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性，應(yīng)用雙層網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建DCS系統(tǒng)，對(duì)管理網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分離。

（4）對(duì)網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)施做定期檢查，確保散熱系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，檢查各硬件之間的連接是否正常。

（5）采取單向輸出的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

（6）加強(qiáng)溫度監(jiān)測(cè)，在溫度的監(jiān)測(cè)中增加CRT，提高監(jiān)測(cè)效率，在溫度出現(xiàn)異常后及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，避免因溫度過高而影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

（7）在進(jìn)行軟件升級(jí)時(shí)，要仔細(xì)檢查硬件參數(shù)是否符合軟件的運(yùn)行環(huán)境，避免應(yīng)軟硬件不配套而引發(fā)網(wǎng)絡(luò)故障，保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.4 軟件故障處理

軟件故障的出現(xiàn)頻率較少，引發(fā)軟件故障的原因在于對(duì)機(jī)組進(jìn)行調(diào)試過程中，DCS系統(tǒng)能否穩(wěn)定正常的運(yùn)行，完善可靠的軟件起到?jīng)Q定性作用。因此，為了保證DCS系統(tǒng)的正常運(yùn)行，就要在機(jī)組檢測(cè)調(diào)整前制定完善的檢修方案，并且嚴(yán)格按照方案要求進(jìn)行，確保相關(guān)技術(shù)和數(shù)據(jù)的有效執(zhí)行，規(guī)避因工作人員的失誤而導(dǎo)致軟件出現(xiàn)故障。同時(shí)也要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)備份處理，避免軟件故障造成數(shù)據(jù)損失。

2.5 液位儀表故障處理

液位儀表出現(xiàn)故障的表現(xiàn)往往為儀表數(shù)值和液位數(shù)值之間出現(xiàn)差異，這種情況下就要對(duì)設(shè)備的導(dǎo)壓管進(jìn)行檢查，一旦出現(xiàn)滲漏和側(cè)漏的狀況，就要對(duì)漏洞進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.6 系統(tǒng)干擾故障處理

系統(tǒng)干擾故障的產(chǎn)生都是有干擾源的，所以為了避免系統(tǒng)干擾故障的產(chǎn)生，在DCS運(yùn)行的過程中，工作人員要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)巡查，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，排查可能出現(xiàn)的干擾源，確保信號(hào)線的安全環(huán)境，對(duì)系統(tǒng)干擾故障做好預(yù)防工作。

3 自動(dòng)化儀表（DCS）常見故障預(yù)防性維護(hù)措施

3.1 提高維護(hù)人員的專業(yè)能力

對(duì)于自動(dòng)化儀表（DCS）的預(yù)防性維護(hù)，需要從維護(hù)人員的專業(yè)能力出發(fā)，強(qiáng)化維護(hù)人員的培訓(xùn)工作，積極鼓勵(lì)維護(hù)人員學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，掌握預(yù)防性維護(hù)方法，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障中的安全隱患，盡可能減少故障出現(xiàn)的概率，降低故障帶來的損失。同時(shí)，為了能夠達(dá)到預(yù)防性維護(hù)DCS系統(tǒng)的目的，還需要維護(hù)人員具備靈活使用各種檢查方法以及維護(hù)方式的能力，以便快速找出故障，分析故障原因，在此基礎(chǔ)上采取針對(duì)性的維護(hù)措施。

3.2 建立健全檢查制度

DCS預(yù)防性維護(hù)工作的開展，必須嚴(yán)格按照相關(guān)指導(dǎo)文件以及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合實(shí)際情況制定預(yù)防性維護(hù)方案，確保該項(xiàng)工作的落實(shí)有據(jù)可依。同時(shí)，還需要定期做好檢查以及巡視工作。此外，對(duì)于實(shí)際開展預(yù)防性維護(hù)工作中遇到的各種問題，需要做好相關(guān)記錄，規(guī)范記錄的形式和內(nèi)容，如實(shí)記錄故障現(xiàn)象、故障原因以及故障的處理方式。這樣一來不僅能夠豐富相關(guān)維護(hù)人員的工作經(jīng)驗(yàn)，還有利于為后期相關(guān)維護(hù)工作的進(jìn)行提供可靠的依據(jù)。

3.3 全面開展預(yù)防性維護(hù)

要想提升預(yù)防性維護(hù)工作效果，就需要從全局出發(fā)做好預(yù)防性維護(hù)工作。

（1）全面檢查自動(dòng)化儀表（DCS），做好冗余電源以及控制器服務(wù)器的測(cè)試工作，并且徹底清理控制站機(jī)籠、計(jì)算機(jī)內(nèi)部以及電源箱等部件的灰塵。

（2）檢查和維護(hù)系統(tǒng)供電線路，準(zhǔn)確測(cè)試UPS的供電能力，優(yōu)化放電處理工作。

（3）及時(shí)檢查和維護(hù)接地系統(tǒng)，檢查接地電阻以及端子。

（4）為避免數(shù)據(jù)丟失，就需要做好所有軟件數(shù)據(jù)的備份工作。

3.4 加強(qiáng)巡查管理

在進(jìn)行自動(dòng)化儀表（DCS）預(yù)防性維護(hù)工作的過程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)章制度做好巡查管理工作，盡可能確保維護(hù)工作效果。實(shí)際巡查作業(yè)的實(shí)施，應(yīng)該結(jié)合具體情況制定對(duì)應(yīng)的維護(hù)檢修流程以及內(nèi)容，合理規(guī)劃?rùn)z修時(shí)間，以便在短時(shí)間內(nèi)高效開展相關(guān)的檢修以及巡查工作，以此來最大限度提升預(yù)防性維修效率。比如，對(duì)于壓力變送器、液位計(jì)以及差壓變送器中經(jīng)常用到的DCS，由于很容易積灰，所以在對(duì)其進(jìn)行巡查管理時(shí)，需要制定科學(xué)合理的排污方案，以此來推動(dòng)DCS的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5 做好防腐蝕與防雷工作

盡管DCS的自動(dòng)化控制功能良好，但是在實(shí)際使用過程中也會(huì)受到來自雷電以及腐蝕等外界因素的影響，進(jìn)而引發(fā)故障。對(duì)此，對(duì)于DCS的預(yù)防性維護(hù)就需要做好防雷和防腐蝕工作。存在于DCS中的易腐蝕元件相對(duì)較多，而強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及腐蝕性氣體都有可能腐蝕這些元件，一旦敏感元件受到腐蝕，就會(huì)使DCS的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，就需要做好敏感元件的質(zhì)量檢查工作，選用合金以及非金屬等不易腐蝕的材料元件，并且運(yùn)用隔離液做好防腐處理工作。為了能夠有效提升DCS的防雷性能，在條件允許的情況下，還需要優(yōu)先使用防雷性能良好的懸式絕緣子。

4 結(jié)束語

面對(duì)我國(guó)工業(yè)快速發(fā)展的現(xiàn)狀，自動(dòng)化儀表的應(yīng)用范圍仍然在逐漸擴(kuò)展，然而，面對(duì)復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，自動(dòng)化儀表的醫(yī)用難免會(huì)出現(xiàn)一些故障，因此，為了能夠充分發(fā)揮出自動(dòng)化儀表的作用，使儀表系統(tǒng)處于高效運(yùn)行的狀態(tài)，就需要做好自動(dòng)儀表的預(yù)防性維護(hù)工作，以此來推動(dòng)工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)效益的提升提供可靠的保障。

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