DCS系統(tǒng)常見(jiàn)故障及對(duì)策研究

DCS系統(tǒng)就是分散控制系統(tǒng)，它是結(jié)合了計(jì)算機(jī)、顯示、通信、連續(xù)監(jiān)測(cè)、報(bào)警、可編程控制的現(xiàn)代高科技技術(shù)，功能全面，操作便捷，組態(tài)靈活，穩(wěn)定可靠。實(shí)踐證明，DCS系統(tǒng)應(yīng)用于大中型生產(chǎn)企業(yè)，不但有助于日常生產(chǎn)維護(hù)和可靠穩(wěn)定運(yùn)行，另外還能為企業(yè)節(jié)省開(kāi)支，從而降低成本，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1 DCS系統(tǒng)常見(jiàn)故障

1.1 通信故障

DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞绞揭约安捎玫耐ㄐ艆f(xié)議多種多樣，但就市場(chǎng)上不同品牌的DCS系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)上大多都分了兩個(gè)層級(jí)：其一面向中央處理器以及其下的拓展分站(下位機(jī))，其二則是人機(jī)界面，諸如操作員、服務(wù)器、操作員站的各種站點(diǎn)(上位機(jī))。通信故障通常表現(xiàn)為這樣幾種形式：系統(tǒng)死機(jī)、脫網(wǎng)、通訊中斷等等。造成通訊故障的原因，常見(jiàn)的有以下三種：首先，DCS系統(tǒng)通信功能的運(yùn)行大都是通過(guò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)問(wèn)詢(xún)數(shù)據(jù)完成的，如果另一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有該數(shù)據(jù)，它會(huì)一遍又一遍詢(xún)問(wèn)，直至讀取數(shù)據(jù)，倘若網(wǎng)上并無(wú)此數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)就會(huì)被堵塞，通信就無(wú)法正常進(jìn)行。其次，DCS組態(tài)欠缺，其應(yīng)用軟件伴隨著科技的發(fā)展一直在增加，但實(shí)際上并沒(méi)有和I/O點(diǎn)連接起來(lái)，因而CPU在讀取數(shù)據(jù)過(guò)程中，即使讀取了數(shù)據(jù)，但有效的也很少，這就給CPU帶來(lái)了相當(dāng)大的負(fù)荷，很容易造成網(wǎng)絡(luò)被堵塞。最后，網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)出問(wèn)題、硬件升級(jí)驅(qū)動(dòng)程序跟不上、運(yùn)行環(huán)境溫度過(guò)高等等因素都可能給通信造成阻礙。

1.2 硬件故障

硬件故障一般表現(xiàn)在過(guò)程控制層中，主要是整個(gè)系統(tǒng)中的模塊，尤其是I/O受到了損傷。硬件故障表現(xiàn)會(huì)十分明顯，所以比較容易察覺(jué)，它帶來(lái)的影響通常只是局部的，像參數(shù)顯示不變化就是硬件受損的表現(xiàn)。硬件受損多由于使用不恰當(dāng)或者是使用時(shí)間太長(zhǎng)導(dǎo)致原件老化所致。倘若DCS周邊環(huán)境多塵、高溫，會(huì)嚴(yán)重縮短其使用壽命，考慮到這一點(diǎn)，在安裝DCS控制系統(tǒng)之前，最好保證土建、裝修工程已經(jīng)完工，倘或是在夏天，還要注意及時(shí)開(kāi)啟空調(diào)，或者在對(duì)DCS系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行選型時(shí)針對(duì)復(fù)雜環(huán)境應(yīng)重點(diǎn)考慮防護(hù)等級(jí)的問(wèn)題。目前市場(chǎng)上很多品牌的DCS產(chǎn)品都已經(jīng)開(kāi)發(fā)了硬件的自診斷功能，可以直接在上位機(jī)上反映出出現(xiàn)問(wèn)題的硬件所在位置，還可具體到哪一個(gè)通道出現(xiàn)故障，也對(duì)排除硬件故障帶來(lái)了很多便利。

除了通道故障，硬件故障中也存在人機(jī)接口故障，人機(jī)接口故障具體表現(xiàn)有：鼠標(biāo)無(wú)法正常操作，因?yàn)槭?，所以操作人員使用非常不方便，造成這一狀況的原因，可能是USB接口不穩(wěn)定，也可能是計(jì)算機(jī)主板有問(wèn)題。死機(jī)可能是因?yàn)镈CS系統(tǒng)軟件本身存在缺陷，也可能是因?yàn)镃PU負(fù)荷太大所致，當(dāng)這種情況發(fā)生的時(shí)候，要耐心分析其原因。功能鍵盤(pán)操作失靈，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)按鍵接觸不良的情況，這時(shí)候鍵盤(pán)操作就不正常了。

1.3 軟件故障

軟件故障通常都是由DCS系統(tǒng)本身缺陷所造成，大都出現(xiàn)在DCS軟件升級(jí)階段初期。軟件是DCS系統(tǒng)最復(fù)雜的一個(gè)部分，程序復(fù)雜，組態(tài)工作者多是交叉作業(yè)，如此一來(lái)，一旦溝通不到位，就會(huì)出現(xiàn)漏洞，軟件錯(cuò)誤就不可避免。DCS系統(tǒng)軟件修改需要嚴(yán)格遵照規(guī)定執(zhí)行，同時(shí)針對(duì)修改進(jìn)行備份，如遇數(shù)據(jù)丟失，就可以借助備份進(jìn)行修復(fù)。軟件故障主要有以下三種：主CPU和從CPU的組態(tài)信息不相一致，致使CPU無(wú)法完成初始化;網(wǎng)絡(luò)通訊壓力過(guò)大，造成系統(tǒng)混亂;某元件更新后，相關(guān)的參數(shù)沒(méi)有相應(yīng)改變。

1.4 電源故障

電源故障會(huì)直接導(dǎo)致DCS系統(tǒng)控件功能失靈，停止運(yùn)作，造成經(jīng)濟(jì)損失，控制電源不夸張地說(shuō)就是DCS系統(tǒng)的“生命線(xiàn)”。一些尤其重要的電源如果發(fā)生故障，就會(huì)直接影響到保護(hù)邏輯以及其他控制邏輯有序穩(wěn)定的工作，甚至?xí)?dǎo)致一些連鎖關(guān)系的驅(qū)動(dòng)元件誤動(dòng)作，造成嚴(yán)重生產(chǎn)事故。電源常見(jiàn)故障有：(1)接線(xiàn)頭壓接不牢或者接插不穩(wěn)，出現(xiàn)接觸不良狀況;(2)CPU出現(xiàn)問(wèn)題或者是保險(xiǎn)配置不合理，使電源被切斷;(3)電源線(xiàn)布線(xiàn)缺乏科學(xué)性，與那些有著強(qiáng)烈磁干擾的設(shè)施距離過(guò)近;(4)種種原因?qū)е履＜p傷。

2 預(yù)防措施

2.1 抗信號(hào)干擾

即使是輕微的信號(hào)干擾，也可能造成通信故障，影響系統(tǒng)工作，引發(fā)系統(tǒng)癱瘓，或者信號(hào)干擾直接干擾到進(jìn)DCS的信號(hào)，從而產(chǎn)生誤動(dòng)作等等都會(huì)帶來(lái)巨大損失，如何更好地抗信號(hào)干擾，可以預(yù)防采取這樣一些措施：第一，在粉刷中央控制室四周的墻壁之前，有必要安裝一層密集的鋼絲網(wǎng)，接著再與PE接地系統(tǒng)相互連接起來(lái)，這樣就可以有效避免強(qiáng)電磁場(chǎng)巨大的干擾。第二，動(dòng)力設(shè)備最好不用串聯(lián)的方式讓它們接地，盡可能地讓動(dòng)力設(shè)備與接地線(xiàn)保持距離。第三，采用雙回路冗余電源系統(tǒng)為DCS供電，始終保持UPS一直供電不間隔，提高電源、電路的總體抗干擾水平。第四，所有模擬量信號(hào)進(jìn)DCS系統(tǒng)都必須用屏蔽電纜連接，屏蔽層需專(zhuān)門(mén)做好屏蔽接地，其對(duì)地電阻必須在1Ω以下。第五，盡可能屏蔽DCS系統(tǒng)周?chē)臒o(wú)線(xiàn)電。

2.2 UPS電源維護(hù)

定時(shí)借助紅外線(xiàn)測(cè)溫儀測(cè)量關(guān)鍵接線(xiàn)端子的實(shí)際溫度，同時(shí)予以詳細(xì)記錄，如果有升溫，要格外留心;借助萬(wàn)用表對(duì)電源電壓進(jìn)行測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)，如有波動(dòng)，要格外留心;DCS系統(tǒng)檢修或者停機(jī)階段，及時(shí)進(jìn)行切換實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)冗余CPU能否自動(dòng)切換并處于正常工作狀態(tài);檢查I/O模件，一些老化和腐蝕的電氣連接件要及時(shí)更換;嚴(yán)格遵照電池使用規(guī)則進(jìn)行充電或者是放電;對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行檢查，必要時(shí)進(jìn)行清理，使風(fēng)道能夠暢通無(wú)阻。

2.3 DCS軟、硬件系統(tǒng)運(yùn)行和管理

2.3.1 運(yùn)行管理。所謂的運(yùn)行管理就是指日常巡檢、軟件管理、備件管理等等。軟件是DCS系統(tǒng)的核心，程序復(fù)雜，其組態(tài)和修改都必須依照規(guī)定執(zhí)行，同時(shí)備份修改信息，防止因數(shù)據(jù)丟失所引起的故障;倘若遭遇DCS裝置出現(xiàn)問(wèn)題，需要用備件進(jìn)行替換，安裝使用之前，一定要對(duì)其功能有一個(gè)全面測(cè)試，避免整個(gè)系統(tǒng)故障再次發(fā)生。

2.3.2 檢修管理。檢修管理重視檢修工藝和檢修程序，為了使DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行質(zhì)量有所保障，能夠長(zhǎng)時(shí)間正常作業(yè)，必須定時(shí)定期進(jìn)行大檢修，例如軟件備份、清掃電源、零部件清潔等等。

伴隨著科技的發(fā)展，DCS控制系統(tǒng)日臻成熟完善，并越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為其中不可或缺的自控設(shè)備，DCS強(qiáng)大的功能，為工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。