如何降低DCS故障不必要的損失

DCS系統(tǒng)是由系統(tǒng)軟、硬件、操作臺(tái)盤及現(xiàn)場(chǎng)儀表組成的。系統(tǒng)中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，均會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)部分功能失效或引發(fā)控制系統(tǒng)故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)停車。

至于停車……帶來的損失肯定不小。

實(shí)際上，相當(dāng)多的DCS故障是由一些日常的小細(xì)節(jié)引起，在日常應(yīng)用中，如果加強(qiáng)對(duì)這些小細(xì)節(jié)的管控，則可以避免相當(dāng)多DCS故障帶來的損失。

那么都有哪些需要注意的呢？近期小編仔細(xì)的整理了相關(guān)內(nèi)容，希望能對(duì)大家有所幫助。

故障來源有哪些？

首先大家先看一下DCS經(jīng)常出現(xiàn)哪些故障來源。

1、人為操作失誤

DCS技術(shù)發(fā)展到今天已比較成熟，模塊化程度也比較高，統(tǒng)計(jì)顯示硬件本身出現(xiàn)故障的概率相對(duì)較低，所以DCS自身軟硬件故障多半是人為造成的：由于配置不當(dāng)、操作不當(dāng)?shù)热藶橐蛩卦斐傻墓收蠈乙姴货r。

2、信息安全

工控領(lǐng)域已經(jīng)不再是安全的凈土，點(diǎn)擊這里查看工控安全風(fēng)險(xiǎn)

3、電源故障

在自動(dòng)化儀表運(yùn)行的過程中，一旦發(fā)生系統(tǒng)電源故障，就會(huì)給DCS系統(tǒng)帶來致命威脅。插頭接觸不良、備用電源無法自投、斷路器容量不足、自動(dòng)化儀表線路負(fù)載不匹配、供電線路事故和電路元件損壞等問題的存在都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電源故障的發(fā)生。常見影響包括電源中斷、電壓暫降、過電壓、欠電壓等。電壓過高容易燒壞板卡，而電壓不足則容易導(dǎo)致板卡無法正常工作，出現(xiàn)板卡故障燈報(bào)警、信號(hào)輸出異常等現(xiàn)象。電源中斷直接導(dǎo)致DCS系統(tǒng)癱瘓。

4、電磁干擾

DCS應(yīng)用領(lǐng)域的行業(yè)特點(diǎn)，決定了DCS系統(tǒng)大多處在強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，在應(yīng)用中消除干擾源和提高DCS系統(tǒng)自身的抗干擾能力往往是不切實(shí)際的。

5、接地不良

接地不良容易導(dǎo)致DCS在受到電磁干擾時(shí)出現(xiàn)信號(hào)跳變、信號(hào)漂移，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致板卡受損。

6、溫濕度影響

高溫、低溫、干燥、潮濕的工作環(huán)境都會(huì)給系統(tǒng)帶來巨大的影響，DCS組件容易受這些環(huán)境的影響而失效或性能降低。有實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)模擬量卡件，溫度每變化10℃，精度將降低0.1%；而相對(duì)濕度超過65%，就會(huì)在物體表面形成一層水膜，使絕緣劣化，并加快腐蝕；相對(duì)濕度太低，合成材料容易變脆、收縮、表面龜裂易于損壞。

7、影響

絕緣材料表面容易積累靜電：由于目前板卡都使用大規(guī)模集成電路，芯片耐壓性較弱，所以靜電放電可能導(dǎo)致板卡芯片故障。而這種損害具有一定的隱蔽性、潛伏性，容易被忽視。

8、腐蝕影響

現(xiàn)場(chǎng)的腐蝕性氣體，以及一些建在海邊（如核電站）受海風(fēng)腐蝕，對(duì)于DCS板卡和操作站計(jì)算機(jī)等的影響往往是致命的。腐蝕比較嚴(yán)重的工業(yè)環(huán)境，往往會(huì)造成DCS板卡和計(jì)算機(jī)主板上的電子元器件發(fā)生短路，導(dǎo)致設(shè)備硬件受損。

9、雷電影響

當(dāng)控制室建筑物的防直擊雷裝置在接閃時(shí)，強(qiáng)大的瞬間雷電流通過引下線流入接地裝置，會(huì)使局部的地電位浮動(dòng)，如果防雷的接地裝置是獨(dú)立的，它和控制系統(tǒng)的接地極如沒有足夠距離時(shí)，則兩者之間會(huì)產(chǎn)生放電(反擊)，從而對(duì)控制室內(nèi)的DCS產(chǎn)生干擾或損壞。

10、其他危害

包括灰塵和鼠害等，這些都會(huì)對(duì)DCS設(shè)備及線路造成嚴(yán)重?fù)p壞。

故障問題如何預(yù)防？

首先，在DCS安裝之前必須重視工程設(shè)計(jì)及施工階段的工作。如防雷電影響，接地屏蔽等，在DCS投運(yùn)后對(duì)這些進(jìn)行改造比較困難，因此出現(xiàn)問題后改造遠(yuǎn)不如出現(xiàn)問題之前做好相應(yīng)的措施。設(shè)計(jì)上應(yīng)選擇合理的接地結(jié)構(gòu)，如采用等電位單點(diǎn)接地方式；施工時(shí)應(yīng)參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范使用正確的接地連接方法。

其次，一些應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行改造。如電磁干擾問題，比較有效的措施是切斷干擾源和DCS之間的傳播途徑。如控制室采用格柵型屏蔽，在信號(hào)線纜上加裝濾波裝置，確保信號(hào)線纜和電源線纜布線時(shí)遵循相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，安裝SPD裝置防止雷電浪涌侵入等。

第三，必須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行操作。如針對(duì)靜電問題，需要嚴(yán)格執(zhí)行插拔卡件時(shí)要戴上防靜電腕帶的原因；使用專用的防靜電袋存放板卡等備件等。

第四，日常DCS應(yīng)用中需要注意：

(1)定期對(duì)DCS系統(tǒng)電源進(jìn)行檢查，對(duì)于冗余電源系統(tǒng)要定期進(jìn)行切換實(shí)驗(yàn)工作。同時(shí)對(duì)UPS電源進(jìn)行定期的切換檢查，對(duì)電池應(yīng)按照要求進(jìn)行定期放電充電。定期檢查網(wǎng)絡(luò)接頭和各連接線是否牢固，控制柜內(nèi)的各接線端子是否牢固可靠。定期檢查系統(tǒng)風(fēng)扇是否工作正常，風(fēng)道有無阻塞，以確保系統(tǒng)能長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行。經(jīng)常檢查控制單元、I/O模塊、其他模塊等的工作是否正常。定期檢查接地是否牢固，測(cè)試接地電阻是否符合要求。

(2)定期檢查控制器、計(jì)算機(jī)等的工作負(fù)荷，并注意是否有升高現(xiàn)象。定期檢查硬盤，并刪除零碎文件，歷史文件經(jīng)常進(jìn)行外設(shè)歸檔備份。

(3)對(duì)于DCS系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的接口，建議在其他系統(tǒng)側(cè)的網(wǎng)關(guān)站上，加裝病毒防火墻，并及時(shí)更新病毒庫。同時(shí)及時(shí)更新操作系統(tǒng)的補(bǔ)丁，提高系統(tǒng)的安全性。

(4)在運(yùn)行時(shí)，原則上不再進(jìn)行軟、硬件的改動(dòng)。

(5)對(duì)DCS系統(tǒng)所有的修改，無論是組態(tài)軟件、系統(tǒng)軟件還是文件屬性等，都應(yīng)在工程師站(記錄本)有詳細(xì)的文字記錄。每次改動(dòng)組態(tài)后都要進(jìn)行把主站拷貝到副站的工作。

(6)應(yīng)定期讓所有的操作員站重新啟動(dòng)一次，以消除計(jì)算機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行的累計(jì)誤差。養(yǎng)成定期備份組態(tài)軟件的習(xí)慣，每次更新點(diǎn)目錄后應(yīng)該把工程師站組態(tài)安裝目錄下的所有文件拷貝到各個(gè)操作員站的相應(yīng)目錄中，否則工程師站的損壞可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無法更新點(diǎn)目錄。

(7)DCS控制室要保證在合適的溫度、濕度、灰塵度。應(yīng)定期檢查工作環(huán)境和通風(fēng)狀況，避免通風(fēng)散熱不良導(dǎo)致的硬件故障或硬件加速老化， 一般每一個(gè)季度應(yīng)該給操作員站和DPU站進(jìn)行吹灰一次。

第五，要重視預(yù)防性維護(hù)，即有計(jì)劃地進(jìn)行主動(dòng)性維護(hù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。利用每次大修對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)，以掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，消除故障隱患。大修期間對(duì)DCS系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行徹底的維護(hù)，內(nèi)容包括：

(1)系統(tǒng)供電、接地系統(tǒng)檢修檢查。定期檢查UPS電池容量和充放電時(shí)間，對(duì)接地極進(jìn)行接地電阻測(cè)試。

(2)在工藝允許前提下，定期對(duì)冗余電源、服務(wù)器、控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行冗余測(cè)試。

(3)對(duì)系統(tǒng)卡件進(jìn)行點(diǎn)檢。徹底檢查和整理以延長(zhǎng)設(shè)備的壽命 。

(4)操作站、控制站停電檢修。包括計(jì)算機(jī)內(nèi)部、控制站機(jī)柜、電源箱等部件的灰塵清理。

(5)對(duì)電腦軟硬件及系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。如磁盤整理。硬盤數(shù)據(jù)備份，軟硬件測(cè)試等等 。

(6)對(duì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信的維護(hù)，確保可靠連接。

(7)系統(tǒng)接線端子緊固，防止接線松動(dòng)。檢查保險(xiǎn)端子正常。

(8)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備進(jìn)行檢修，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

最后，一定要認(rèn)真對(duì)待操作日志和故障診斷記錄。

出了故障怎么辦？

嚴(yán)格的防范并不能徹底杜絕故障，使用中由于各種因素，故障還是有幾率出現(xiàn)的。那么DCS系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，用最短時(shí)間準(zhǔn)確分析和診斷故障部位和原因是當(dāng)務(wù)之急。根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)，可以按照下列思路進(jìn)行排查：

(1)徹底分析癥狀，這是排除故障的基礎(chǔ)，需注意其他人關(guān)于癥狀的報(bào)告是否準(zhǔn)確，最可靠的辦法是親自觀察或再現(xiàn)癥狀。

(2)分析故障在什么情況下發(fā)生，發(fā)生在系統(tǒng)調(diào)試、聯(lián)調(diào)階段，還是正常運(yùn)行、預(yù)防性維護(hù)或者診斷程序的過程中。這有助于重現(xiàn)故障并且隔離故障。

(3)了解是否做過一些更改。若系統(tǒng)之前工作正常，是否做過任何更改？包括任何硬件、軟件或接線的更改。

(4)查看各板卡指示燈是否有故障報(bào)警的顯示。

(5)縮小故障排查范圍 可以使用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如 4～20mA信號(hào)）輸入板卡，在上位機(jī)畫面上查看信號(hào)顯示是否正確，從而確定該板卡是否正常。

(6)通過插拔板卡或使用備件替換來判斷板卡本身是否存在問題。板卡需要支持熱插拔。注意重要板卡或非冗余板卡的插拔可能引起信號(hào)顯示或輸出異常。

(7)查看是否為暫時(shí)性或僅出現(xiàn)一次的問題。如果是偶然出現(xiàn)，有可能系統(tǒng)受到了干擾這種類型的問題很 難追 蹤，且需要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，還可能需要特殊技術(shù)和專用測(cè)試設(shè)備。

(8)查看操作日志和歷史故障診斷記錄。操作日志可以幫助了解故障發(fā)生前后的軟件操作情況，排查是否存在人為的誤操作；通過歷史故障診斷記錄則可以了故障發(fā)生前后其他設(shè)備是否存在異常。