关于DCS集散控制系统的故障原因及运行管理的探讨

曾友生

（哈尔滨金山实业集团有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

DCS为DistributedControlSystem的英文缩写，即集散控制系统。集散控制系统是70年代中期发展起来的以微处理机为基础的集中监视、操作、管理和分散控制的计算机综合控制系统。目前，它已成为工业过程控制的主流，成为计算机集成制造系统(CIMS)或计算机集成作业系统(CIPS)中的主角。DCS由于它的可靠性、灵活性、人机交互的友好性、网络通信的方便性等优点，已受到工程操作人员的欢迎和企业界领导层的青睐。尽管DCS的价格比较昂贵，且全部功能对DCS来说还远未发挥，然而国内大中型企业用DCS来更换常规仪表，已成为一种潮流和趋势。

1 DCS集散控制系统的特点

1.1 DCS虽然品种繁多，但都是由操作站、控制站和数据通信总线等构成的。用户可依据自己被控系统的大小和需要，选用或配制不同类型、不同功能及不同规模的集散控制系统。

1.2 DCS都采用分布式结构形式，控制和故障相对分散，从根本上提高系统长期连续运行的能力和抗故障能力。

1.3 通过高速数据通信总线把检测、操作、监视、管理等部份有机地连接成一个整体，可以进行集中显示和操作，从而使系统组态和操作更为方便，且大大提高了排除系统故障及调整操作的速度。

1.4 DCS的处理器、内部总线、电源、控制用输入／输出插件等均采用双重配置，系统内部有很强的自诊断功能。在DCS的现场接口、各级的人机接VI及各级控制器都采用了冗余技术，对某些重要的控制回路还采用手动作为自动的备用，因而提高了系统的可靠性。这对要求长期不问断正常工作的过程控制系统来说是十分重要的。

2 DCS集散控制系统的故障原因及处理

2.1 查看监控画面的数据

经常变化的数据长时间不变，且几个数据或所有数据都不变；控制分组画面中。手动自动无法切换，或手动输入数据后.一经确认，又恢复为原来的数据，修改不过来；趋势图画面中，儿条趋势都为直线不变；监控画面中.多个数据同时波动较大。判断波动数据是否为工艺上相关参数，若是相关参数则通知仪表及微机人员检查。看是否某调节系统波动引起相关参数变化，同时将相关调节系统打到手动状态，必要时到现场进行调节。这种情况是由于几个相关参数中某一参数波动引起其他参数变化，并不是控制系统本身故障。若波动数据工艺上彼此并无直接影响. 则可能为微机某卡件发生故障，立即将相关自调系统打到手动调节，必要时到现场进行调节，同时，通知微机及仪表人员检查。

2.2 查看操作站工作情况

当发现某个操作站死机。监控画面数据不刷新，调节画面不起作用，查看右上方系统报警指示灯是否正常，并检查其他操作站是否工作正常.若正常，则仅该操作站有问题。通知微机维修人员修理。若其他操作站数据也不变。则为系统通讯网络出现故障，立即通知维修人员检查网络设备的运行情况，进行修复。

2.3 观察操作站的断电情况

若部分操作站突然无显示，则说明UPS或市电断电，立即通知微机维修工进行维修。若有电的操作站可正常监控，此时不会影响控制系统的正常调节。

2.4 注意控制站全部断电的情况

电源故障问题较多，保险配置不合理，备用电源不能自投，电源波动引起保护误动及接插头接触不良易造成无电源。针对电源故障处理相对比较容易。首先，认真核对保险的配置及容量，真正起到保险的作用；其次，UPS的配备很重要。它可以在电源波动时也能保证系统正常供电，而且要考虑冗余和备用问题。由于所有控制站设备均为双路供电。一路UPS.一路市电，所以这种情况的发生几率很小。当控制站全部断电后，监控画面上两个系统报警红灯亮，通讯中断，数据全部不刷新，所有自词系统完全失控，调节阀将恢复到初始状态.气开阀全关，气关阀全开。此时.应立即紧急处理或停车。同时到现场进行操作。

2.5 过程通道故障

过程通道故障出现最的多的是I／O卡故障：I／O卡故障一般的判断与处理，通过系统诊断，更换通道或通过更换备用件处理，至于其内部元件老化或是其他原因造成的损坏。一般热控制人员不好判断。I／O卡的检修一般是由厂家处理，目前的热控检修人员的手段还不能达到像检修常规仪表那样检修。而且生产厂家的I／0卡件已制造成一体化的趋势，这样只能购买备件。好在这类故障只是在调试阶段出现较多。正常运行中出现几率很低。一次元件或控制设备出现故障有时不能直接被操作员发现，只有异常或报警后才通知热控人员处理。这样对检修人员和运行人员的素质要求就要提高，运行人员要详细介绍故障前后的状态便于热控检修人员能够快速、准确地处理缺陷。减少故障的扩大化，另外许多DCS厂家在产品宣传上都支持卡件热拨，做为控制人员，在运行中更换卡件时一定要做好安全防护措施否则会引起系统变化或负荷变化，尤其数字量卡件。

现阶段我们还未形成完善的故障诊断专家系统，但机器的故障随时会出现，现场的技术人员还是有一些问题解决不了。随着网络技术的发展，DCS的远程诊断和维护也是一种非常可行的方法。当DCS出现故障时，DCS用户需要得到DCS厂家维护专家的技术支持与帮助，特别是DCS供应商的技术支持。如果企业用户的DCS在需要时能够立刻与DCS供应商的用户技术支持部门的计算机系统连接起来，由DCS供应商系统技术专家对该DCS进行远程诊断和维护，这在DCS的故障诊断专家系统未成熟之前有着相当重要的意义。总之，DCS的故障诊断还有待于我们进一步完善、丰富和发展。

3 DCS集散控制系统的运行管理

DCS集散控制系统的运行管理是指系统的巡检。热工保护的投退，DCS软硬件的监督管理。

3.1 软件的备份管理，应用软件(数据库)应及时备份，对极小的改动可做记录；对数据库的修改同时要保存到工程师站，还应保存到软盘或其他硬盘上。但注意备份磁盘不应超期使用，以防数据丢失。

3.2 软件检查与功能试验。应按照计算机设备的通用方法检查。主要是检查各级权限的设置；严禁使用非DCS软件；严禁未授权人员进行组态。

3.3 热工保护的投退应严格执行工作票制度。检修某一运行设备时.要采取正确隔离措施，以防发生相关设备的联反应。针对以上常见故障，为了避免故障的发生和减少发生的次数，应制定严格的检修、维护和定期检查制度，认真填写DCS设备巡视检查卡。对各种小缺陷及时发现及时处理。DCS发生故障时，操作工应掌握一定的判别方法，及早发现问题，进行适当处理，可以避免或者减少对工艺控制的影响。

结束语。总之，鉴于作者有限的知识和实践，我们认为在过程控制中DCS本身的可靠性是非常好的，现场出现的多数故障是因为操作不当或由于环境因素而导致发生。即使我们有世界上最先进的故障诊断系统，在生产实际中也不可避免地有故障的产生和设备的损失，所以我们应该加强日常维护，防范故障的发生。我们必须加强以下管理措施：加强DCS的环境和操作管理；加强防静电措施和良好的屏蔽措施，控制室要加强防雷措施并应该有安全可靠的接地系统。只有严格管理和积极采取有效的预防措施，加上先进的故障诊断与处理方法，才能保证DCS安全可靠。

[1]苍洪途,任丽茹.电网继电保护综合自动化系统的研究.阿城电器股份有限公司；阿城电器股份有限公司；黑龙江阿城【期刊】吉林电力，2005-02-28.