DCS在工業(yè)自動化中的應(yīng)用研究

符國誼

[摘? ? 要]DCS配置靈活，可實現(xiàn)設(shè)備的分散控制。近年來，它在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，在實際運行中，由于內(nèi)部軟件、硬件和外部環(huán)境的影響，DCS會出現(xiàn)一些故障，影響系統(tǒng)的正常運行。文章分析了工業(yè)自動化控制DCS故障診斷的過程和方法，結(jié)合常見故障總結(jié)了系統(tǒng)維護技術(shù)，以期為相關(guān)人員提供參考。

[關(guān)鍵詞]DCS;工業(yè)自動化;應(yīng)用

[中圖分類號]TP273 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）04–00–03

Application of DCS Control System in Industrial Automation

Fu Guo-yi

[Abstract]DCS system has flexible configuration and can realize decentralized control of equipment. In recent years， it has been more and more widely used in the field of industrial production. However， in actual operation， due to the influence of internal software， hardware and external environment， DCS system will have some faults， which will affect the normal operation of the system. This paper analyzes the process and method of fault diagnosis of industrial automation control DCS system， and summarizes the system maintenance technology combined with common faults， in order to provide reference for relevant personnel.

[Keywords]DCS control system;industrial automation; application

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的自動化程度越來越高，一些高科技含量的設(shè)備投入越來越多，這些設(shè)備運行參數(shù)復(fù)雜，需要功能更加完善地控制系統(tǒng)監(jiān)控其運行。在工業(yè)自動化控制中，DCS的廣泛應(yīng)用讓自動化控制的可靠性越來越高。但由于DCS運行的環(huán)境復(fù)雜，加上系統(tǒng)本身的軟硬件組成復(fù)雜，難免會出現(xiàn)一些故障。為了更好地發(fā)揮DCS在工業(yè)自動化控制中的作用，需要加強對系統(tǒng)的維護，總結(jié)其在運行中常發(fā)生的故障類型，并結(jié)合生產(chǎn)實踐，針對性地采取科學(xué)措施進行系統(tǒng)維護，確保其穩(wěn)定運行，更好地發(fā)揮控制功能。

1 DCS概述

1.1 DCS及其發(fā)展趨勢

相關(guān)技術(shù)人員將現(xiàn)代化計算機數(shù)據(jù)高速處理技術(shù)融入DCS中，使該套系統(tǒng)獲得了極強的運算能力，能夠針對工業(yè)生產(chǎn)的各類設(shè)備運行狀態(tài)以及生產(chǎn)細節(jié)問題進行精準化監(jiān)管，同時還能完成微型計算機內(nèi)部數(shù)據(jù)模塊內(nèi)容的提取以及各類數(shù)據(jù)信息運算，分析儲存等工作。在實際開展工業(yè)生產(chǎn)期間，在該套設(shè)備的有效監(jiān)管下，工作人員能及時地對生產(chǎn)設(shè)備的運行狀況以及生產(chǎn)工作的開展情況精準快速地掌握，有效地將各類設(shè)備的運行參數(shù)提取出來。隨著現(xiàn)代DCS的不斷完善，其功能模塊也會更加豐富，整體界面風(fēng)格也會更加簡潔，在人機界面交互的過程中，便于工作人員的操作和處理。一旦發(fā)生機械設(shè)備的故障，DCS會第一時間進行報警定位故障位置和診斷故障產(chǎn)生的原因，為后續(xù)維修工作提供相應(yīng)的處理策略參考，減少機械設(shè)備故障問題對于工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的不利因素。

1.2 DCS結(jié)構(gòu)

DCS的開發(fā)企業(yè)，通過將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入控制系統(tǒng)中，使控制工作更具實效性以及整體性，面對各類數(shù)據(jù)分析工作以及數(shù)據(jù)傳輸工作，能展現(xiàn)出極高的工作效率以及基本穩(wěn)定的工作表現(xiàn)，可促使現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)工作逐步實現(xiàn)遠程精準操控目標。同時，DCS的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的合理運用DCS計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合理運用，也讓相關(guān)技術(shù)人員能夠?qū)刂葡到y(tǒng)的功能性進行擴展，數(shù)據(jù)處理能力不斷提高。在實際開展工業(yè)生產(chǎn)控制工作的過程中，工作人員僅需在人機交互界面的顯示屏上進行功能模塊的選取，便能完成各類控制命令的下達，還可結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的具體需求，不斷對功能模塊進行規(guī)范和擴展。因此，為了滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展以及愈發(fā)創(chuàng)新的行業(yè)背景，相關(guān)技術(shù)人員要推動DCS全面匹配的應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，為我國現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)支持和保障。

2 DCS常見問題及應(yīng)對措施

2.1 軟件設(shè)備

在各類系統(tǒng)長時間運行和計算的過程中，其軟件設(shè)備就不可避免地會出現(xiàn)故障，這些故障會兼容性較低，而無法下載和安裝其他功能等。詳細來說，DCS正常應(yīng)用期間，其軟件設(shè)備內(nèi)容中會包含工程師站、組態(tài)、操作人員站、服務(wù)器等項目，結(jié)合不同DCS組成部分，燈光工作人員會將各個設(shè)備的應(yīng)用價值充分發(fā)揮出來，完善DCS的功能性以及兼容性，使其在面對各類控制任務(wù)時都能游刃有余的完成。但因為各個控制系統(tǒng)軟件組成部分具備各自的功能性，所以其軟件的服務(wù)商也往往不盡相同，會導(dǎo)致個軟件在實際應(yīng)用的過程中會出現(xiàn)不兼容問題，使整個DCS無法正常持續(xù)運轉(zhuǎn)，甚至還會出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓的問題。為了解決軟件設(shè)備產(chǎn)生的不利影響，DCS的技術(shù)要不斷對軟件進行優(yōu)化和調(diào)試，提高各個軟件部分的兼容性和匹配性，有效避免因兼容不足問題而帶來的沖突問題，讓軟件的應(yīng)用更加科學(xué)規(guī)范，也能避免管理機制的缺陷導(dǎo)致軟件設(shè)備故障問題的產(chǎn)生。

2.2 操作過程

一旦DCS在持續(xù)操作過程中發(fā)生故障，其故障的表現(xiàn)形式會極為復(fù)雜。其表現(xiàn)狀況通常會呈現(xiàn)出操作異常、運行異常、系統(tǒng)死機等狀況，而這些異常故障會對工業(yè)生產(chǎn)的高效推進造成阻礙。如果造成故障的主要原因是計算機系統(tǒng)受到了病毒攻擊導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)延遲或者系統(tǒng)功能無法正常運用。其次，當系統(tǒng)中MCU容量的設(shè)置不科學(xué)，或技術(shù)人員未能對系統(tǒng)機箱進行定期清理，從而增加了系統(tǒng)內(nèi)存的占用量，機箱內(nèi)部的各個零部件接觸不良問題和風(fēng)箱故障問題，都會導(dǎo)致操作系統(tǒng)產(chǎn)生故障。一旦DCS出現(xiàn)內(nèi)部故障，其操作界面就會顯示藍屏以及系統(tǒng)死機，在此狀況下就要針對各類問題的產(chǎn)生原因進行一一排查。為了避免DCS控制系統(tǒng)在實際操作的過程中出現(xiàn)故障，系統(tǒng)維護人員就要定期進行維護管理，安裝合理有效的殺毒軟件，定期對系統(tǒng)進行木馬病毒的查殺和清理使系統(tǒng)能夠在安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下持續(xù)運營，還要對MCU容量進行科學(xué)合理的設(shè)置，避免出現(xiàn)MCU容量過高或者容量較低等狀況，誘發(fā)操作系統(tǒng)的故障。

2.3 干擾問題和解決策略

在工業(yè)生產(chǎn)中進行DCS操作，必須要下達各類指令，而指令需要經(jīng)過系統(tǒng)的傳輸設(shè)計。如果在信號通信的過程中受到了阻礙，如變頻器對通信信號造成干擾或者電磁繞組干擾了模擬量，設(shè)備的運行就無法持續(xù)開展，所下達的各類指令也無法傳輸?shù)皆O(shè)備中。針對此問題，相關(guān)工作人員在維護工作中要加大檢測力度，保持認真的設(shè)備檢查態(tài)度，為其設(shè)置濾波器，降低變頻器載波頻率，避免其對DCS造成不必要的信號干擾。

3 DCS在工業(yè)自動化中的應(yīng)用維護

3.1 制定科學(xué)合理的維護計劃

隨著近年來我國工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域DCS控制技術(shù)的不斷推廣及全面應(yīng)用，其應(yīng)用成熟性也得到了大大的提高，DCS的用戶量也在持續(xù)增長。而為了有效提高DCS的應(yīng)用效率，發(fā)揮出該套控制系統(tǒng)的最佳價值，工作人員要結(jié)合系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，制定出科學(xué)合理的維護方案，有效降低故障問題的發(fā)生概率，保障系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性和高效性，為工業(yè)生產(chǎn)做出巨大貢獻。

3.2 加強故障檢測方法的創(chuàng)新

針對各類故障的檢測方法，需要相關(guān)技術(shù)人員對其進行優(yōu)化和創(chuàng)新，大幅度提高故障的檢測效率以及故障判定的精準度，及時找出故障的位置，從而采取處理策略讓工業(yè)生產(chǎn)故障問題帶來的不利影響降到最低。首先，應(yīng)用DCS當中的信息檢測方法，在控制系統(tǒng)中安裝信息收集裝置，在其運行的過程中便能將大量的信息收集和存儲，再使其與其他標準信息做對比，一旦發(fā)現(xiàn)某項數(shù)據(jù)超出了合理范圍，收集器便會自動向中央控制器進行故障預(yù)警，管理人員便可迅速開展DCS運行狀況的監(jiān)管工作，同時包括電子探測儀器的檢查工作，讓相關(guān)工作人員及時了解、掌握和解決DCS中的故障。

3.3 創(chuàng)新維護人員的維修模式和檢測故障法

現(xiàn)代化DCS的相關(guān)工作人員要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)備維修模式和設(shè)備養(yǎng)護理念，不斷強化各類設(shè)備檢測維修頻率。在日常的檢修維護工作中，要保持積極的工作態(tài)度，及時發(fā)現(xiàn)工業(yè)自動化控制DCS當中存在的隱蔽故障隱患，隱蔽故障隱患能夠得到良好的控制，避免故障帶來的不良影響和經(jīng)濟損失，對控制系統(tǒng)進行主動維修工作，還能讓工業(yè)自動化控制DCS各個零部件應(yīng)用壽命進一步延長，降低設(shè)備資源的損耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。DCS的維護工作，需要相關(guān)維護人員創(chuàng)新自身的維護思維，提升維護工作效率，打造完整的維護計劃和維護方案。為了不斷提高DCS的維護質(zhì)量，相關(guān)工作人員可引進創(chuàng)新檢測故障技術(shù)，對各類可能發(fā)生的新型故障做出良好預(yù)防。傳統(tǒng)的故障問題檢測方法，已經(jīng)無法解決現(xiàn)代化DCS的維護問題，相關(guān)工作人員要不斷創(chuàng)新故障檢測工作的各項策略。例如，借助信息收集進行檢測工作的電磁檢測法，技術(shù)人員會在控制系統(tǒng)當中安裝信息收集器，分級別的收集各個控制環(huán)節(jié)的信息內(nèi)容，如果系統(tǒng)收集信息內(nèi)容和系統(tǒng)標準信息出現(xiàn)不符狀況，中央控制器就會接收到收集器的信息反饋，工作人員便可了解到DCS的異常問題。合理地運用電子控制法，技術(shù)人員便可借助電子探測設(shè)備，對DCS的整體運行狀況進行全面了解，一旦電子探測設(shè)備發(fā)生故障，工作人員就會接收到系統(tǒng)的反饋信息。而為了提高DCS故障問題的檢測效率，及時發(fā)現(xiàn)隱藏故障問題，并快速將其解決，相關(guān)工作人員就要高效的運用故障檢測法，而現(xiàn)場維護人員的工作水平也直接影響著DCS的維護質(zhì)量。因此，DCS維護工作人員提升自身的維護技術(shù)水準，定期參加DCS維護知識培訓(xùn)活動，確保自身能夠妥善的應(yīng)對各類DCS故障問題，針對其問題及時找出故障的發(fā)生原因，并采取有效措施將故障解決。另外，還要對維修人員的維修技能水平不斷提高，豐富其故障問題的維修知識儲備，并對其進行故障問題的實踐操作訓(xùn)練，規(guī)范其維修方法。只有具備專業(yè)技術(shù)能力的維修工作人員，才能更好地開展維修工作，讓DCS得到精準高效的維護。

3.4 優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)

結(jié)合我國目前的DCS故障問題排查流程以及排查策略，相關(guān)工作人員需要對其故障的發(fā)生原因以及產(chǎn)生部位進行確定，隨后對故障做出針對性的檢修工作。結(jié)合當前DCS的應(yīng)用模式，相關(guān)工作人員在對其進行維護工作的過程中，要始終把控DCS主控系統(tǒng)以及和主控系統(tǒng)相連接設(shè)備的通信負荷率。針對通信負荷力的維護工作，要對其進行動態(tài)化檢測。其需要應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)測試儀器，在控制工作開展的過程中定期進行通信負荷率檢測，使現(xiàn)場管理人員能夠時刻把控，控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。如果通訊負荷率高于合理范圍值，相關(guān)工作人員就要對控制系統(tǒng)的運行參數(shù)做出調(diào)整，不斷降低通信負荷率。在降低通訊負荷率的同時，還要定期對DCS的通信電纜進行維護，審查電纜是否存在老化、絕緣皮破損，整體腐蝕等問題，如果發(fā)現(xiàn)問題或者破損問題，就要及時更換，確保電纜質(zhì)量能夠達到穩(wěn)定運行的標準和要求。

4 結(jié)束語

在我國現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，DCS的應(yīng)用價值和應(yīng)用空間在不斷的擴大。而DCS網(wǎng)絡(luò)作為控制體系中的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，需要相關(guān)工作人員，保障DCS操作的穩(wěn)定性和安全性，同時也能結(jié)合多方面的技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制，突破傳統(tǒng)生產(chǎn)模式空間上和技術(shù)上的阻礙，加快我國現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的總體效率。為此相關(guān)技術(shù)人員要對其開展全面有效的維護檢修工作，將DCS的故障發(fā)生概率，為我國工業(yè)自動化生產(chǎn)提供技術(shù)支持和保障。

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