浅析DCS集散控制系统故障分析及维护

浅析 DCS集散控制系统故障分析及维护

程丹

新疆庆华能源集团有限公司 伊宁 839300

摘要：集散控制系统作为连续生产过程实时控制的核心，其稳定运行已成为保证企业正常生产的重要问题。本文对DCS集散控制系统故障分析及维护进行了分析和探讨，以使用户做好维护工作，预防隐患，减少和预防故障，保证系统维持生产装置的正常运行。

关键词：DCS；故障分析；专业维护；日常维护

集散控制系统是连续生产过程实时控制的核心，如何保证其长期稳定运行在良好状态，防止故障发生，是用户必须关注的重要问题。虽然DCS的元器件可靠性高，采用了冗余技术，设备放置环境较好，但过程控制的实时性不允许中断。因此，必须采取科学的维修策略和方法，做好维修工作，防范隐患，从而减少和防止故障的发生，保证生产装置的正常运行。

1.DCS集散控制系统故障分析

目前，在国内使用DCS系统时，系统管理人员或系统维护人员必须对系统中各类故障的特点有深刻的认识，以便在实际应用中合理选择DCS系统故障分析方法，从而将DCS系统故障的发生率控制在最低的范围内。常见的故障表现主要包括软件使用故障、网络传输故障、运行性能故障、用电故障和系统外部干扰故障等，笔者从以下几个方面对这些故障进行了描述。

1.1软件故障

DCS系统应用的软件复杂多样。这些软件共同构成了DCS集散控制系统的软件操作系统。应用的软件主要有服务器软件、操作员站软件、工程师应用软件、组态软件等，系统各结构单元的质量和兼容性不同，可能导致不同软件在DCS系统的整体运行中发生冲突，从而严重影响整个DCS系统的整体运行。

1.2网络数据传输故障

DCS控制系统本身是一个微型局域网系统，因此在系统的实际运行和运行中，网络数据传输失败的概率比较大。目前，我国大部分DCS系统采用工业以太网。造成网络故障的原因主要有网络门故障、网络线路接触不良、协议地址识别错误、软件故障和通信设备技术故障。

1.3操作性能故障

DCS的主要运行性能故障大多是人为因素造成的，如系统过程通道硬件故障、操作员站软件缺陷或设备过载等，导致系统无响应、负载率高，导致整个DCS系统故障。

1.4电源使用故障

DCS集散控制系统的停电主要表现在以下几个方面：安全装置配置不合理或无电压输出，备用DCS系统电源不能不受干扰切换。电源性能的故障诊断主要是基于系统状态灯的启闭和输出电压的稳定性。

1.5系统外部干扰故障

外部信息对系统的干扰是导致DCS失效的最重要因素，尤其是对大功率设备和其它电子设备的信号干扰。另外，大功率手机等通信设备对DCS系统的干扰也不容小觑。

2.DCS系统的故障判别分析方法及维护方法

随着现代企业生产自动化水平的逐步提高，DCS集散控制系统已逐渐取代了许多企业的常规仪表和检测设备。这些优越的性能已被广大运营商或管理者广泛接受。但当DCS系统发生故障时，必须及时发现。如果DCS系统不能正常运行，系统管理人员和维护人员应及时采用科学适当的方法对故障进行分析，以便及时通知专业技术人员对系统故障进行维修。目前，在我国DCS的运行管理经验中，常见的故障分析方法主要有以下几种。

2.1离线系统方法

离线方法是指通过分离DCS集散控制系统中的可疑元件来查找和分析故障原因的方法。这种离线分析方法相对简单明了，主要适用于总线结构的DCS系统。当DCS集散控制系统报警出现“卡死”等异常现象时，系统管理人员或操作人员可依次从总线上拔出各元件板，并仔细观察和记录各元件板拔出时DCS集散控制系统运行状态是否正常，当某个部件系统的报警信息或异常现象消除后，就可以确定故障的具体位置。

2.2系统在线测试方法

当系统处于静态停机状态时，DCS集散控制系统各组成板的性能故障不会集中显示，除非使用专业的测试仪器设备测量相关参数，可以检测系统在静态状态下的故障类型或具体位置。DCS控制系统故障的在线测试方法是根据各部件的动态性能，通过动态在线分析方法找出故障原因，但在进行故障分析之前，操作人员必须能够保证DCS系统各部件能在静态下正常工作。

2.3操作人员的直接观察

观察DCS系统的各种特性来确定系统故障分析是最简洁的方法。操作管理人员可利用眼、耳、手、鼻等感觉器官直接观察修复后的部件和器具模块。您可以查看监视屏幕的数据更改。如果经常更改的数据长时间不更改，则控制组屏幕无法自动切换或无法手动修改原始数据。检查操作站的工作情况。如果及时发现某个操作站发生故障，且监控屏数据未及时更新，应及时查清原因，确定是某个工作站还是相关局域网的多个工作站。然后修理它。系统管理员或维护人员可以用眼睛直接观察组件是否因烫伤而变色或烧坏；系统运行时用耳朵听是否有异响，用鼻子闻是否有烧焦部件的异响；同时，用手触摸部件表面温度，判断是否有过热、松动等异常现象。但观察法的缺点是只适用于比较简单的DCS故障分析，故障结果不能作为最终的分析判断结果。

2.4相同参数元件的系统替代方法

在DCS集散控制系统的许多故障分析方法中，参数替代法得到了广泛的应用。其主要操作程序是找出故障原因，但当同一型号的原部件暂时没有时，可暂时用同一型号的其它参数符合要求的部件代替。但更换前应由专业技术人员进行风险评估，以确保部件进入系统时不会发生任何安全事故或信息的错误传输。同时需要注意的是，对相同参数的元件采用系统替代法只能保证DCS在短时间内的正常运行。在找到同一型号的部件后，应及时更换替代部件，以免发生严重的系统故障或安全事故。

2.5为DCS创造良好的运行环境

DCS集散控制系统对环境有很高的要求，无论是温度、湿度，还是卫生、磁场，都必须严格管理。其中DCS控制室的温度应控制在5℃以内。为避免机柜温度过高导致计算机运行故障：保持DCS集散控制系统控制室的清洁、干燥，防止潮湿空气或灰尘造成信号收发受阻；同时注意DCS集散控制系统周围环境的磁场控制，对易产生电磁场的机械设备进行严格控制，避免电磁效应对控制系统的干扰。

2.6注意日常维护管理，及时做好软件备份

正所谓“千里之堤毁于蚁穴”，所以要重视DCS的日常维护和管理。严格的系统日常维护和管理可以将故障消灭在萌芽状态。它可以大大降低致命事故的发生概率，保证DCS集散控制系统的正常运行。同时，系统软件的备份也是维护管理的重要内容之一。在实际操作过程中，系统应用软件必须及时备份，即使是小变动，也必须及时备份。这样既可以防止突发事件造成的数据丢失，又可以根据这些数据对现有的操作系统进行总结和创新。除此之外，还有很多方面需要加强。比如管理人员的综合素质、资金投入等。队员人员素质的提高，一方面相关人员自身要树立终身学习、不断学习的理念，不断的提高自身的综合素质水平，专业能力，能够及时的应对工作提出的各种要求和挑战，另一方面，企业要制定相关的制度规范，工作要求，并做到实践中不断的完善和优化，以此来更好的规范工作人员的各项维护工作，做到人人肩上有责任，进而在相互帮助、相互监督、相互促进的过程中取得更好的维护效果。

结束语

随着社会经济和科学技术的快速发展，DCS在生产管理领域的应用逐渐广泛，特别是在大型工矿企业生产自动化系统的建设和改造中，这给生产行业的管理带来了新的发展机遇。但是，控制系统的使用可谓机遇与挑战并存，我们只有从实际出发，充分发挥主观能动性，才能真正发挥DCS的作用。但这并不是一件简单容易的事情，也不是几个策略的简单落实就能够实现的，本文所作的分析和研究不够完善和具体，日后还会立足实际，继续思考、研究、探索此问题，继续为之贡献有效的力量。

参考文献：

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