浅析分散控制系统应用中常见故障

刘剑军

摘 要：目前，分散控制系统(Distributed Control System,简称DCS)以先进的技术、丰富的控制功能、可靠的工作性能等优势，占据了大、中型石油化工生产企业，电力企业及工矿企业的主控领域。本文作者根据自己的工作经验,对DCS在运行中常见的故障、原因作了简单的分析,供大家参考讨论，为同行提供一些思路和借鉴。

关键词：分散控制系统故障原因

中图分类号： TQ427 文献标识码： A 文章编号：

引言

随着自动化水平的提高，分散控制系统逐渐代替了常规仪表，其优越性已被广大操作人员所接受。DCS以它先进的技术实现了生产过程的集中监视、控制和管理,在各工业领域得到了广泛应用,我们对其性能要求也越来越高,因为DCS一旦出现故障,将会使系统失控,出现不可预知的事故。各种故障如何及早发现及恰当处理就显得非常重要。

一、接地系统故障及防范

接地系统能够为DCS提供屏蔽层,消除电子噪声干扰,并为整个控制系统提供公共信号参考点。当接地系统发生问题时(接地电阻过大,多点接地,接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等),会造成人员触电伤害及设备损坏。应在施工和维护过程中注意以下几点：

1、I/O柜的电源接地与UPS的电源应接同一个地,这样能使它们电位相等。

2、机柜本身必须单独接地且在施工过程中信号电缆一定分层敷设不能与动力电缆放在一起,屏蔽端要接在机柜厂家专门设置的接地螺栓上,系统应单独接地。

3、接地电阻要严格进行测量,符合验收规范要求。接地系统出现故障,DCS一般不会有报警发出,但输入输出量会出现多个数据不稳定,设备状态失常、误动。此时应测量各机柜系统接地电阻,判断接地系统是否出现故障,及时进行处理。

二、DCS系统故障及处理

DCS本身的故障,也是系统运行中容易出现的典型问题。DCS在工作中会不断循环进行在线故障检测,一旦发现故障,就将故障设备与系统隔离,使它不至于影响其他设备的正常运行。故障出现后同时会发出声光报警,维护人员应根据报警的提示进行故障原因分析并尽快地处理故障,避免故障延续。在处理过程中要注意做好现场的技术措施,不要轻易重启主控单元,以免对设备造成扰动。在日常维护中,工程师站只允许专业技术人员进行修改,且要将原有调试好的程序项目备份并加以存档。修改后的项目也必须进行系统检查后才能另行存储,不能直接覆盖原来的项目。另外,修改完毕后在工程师站加载操作员界面时,应注意:加载过程中不要带负载,必须首先把所有被控制部分的运行程序停止下来,防止加载过程中设备突然停止，损坏设备和对人员造成伤害。

三、模块故障和通信故障原因分析

模块故障主要是I/O卡件故障。一般在调试阶段都要进行通道测试以保证测量数据的正确性和准确性。为了避免故障状态下输入信号损坏系统,在I/O模块上都装有保护和隔离装置。通道故障一般通过系统诊断,更换通道或通过更换备用卡件进行处理。模块故障是DCS运行时的重大事故,由于DCS运行周期长，模块在线更换尤为重要。

通信故障是设备死机的重要原因。一般由以下几种原因引起：

1、负荷过重,机组运行操作频繁,造成通信阻塞。

2、通信电缆连接不牢,特别是插头接触不良,而一根通信电缆故障容易连带其余。

3、通信电缆过长易受干扰,应加强电缆屏蔽,确保正确接地。

4、温度影响：DCS系统设备对环境温度要求严格(要求23±2℃),温度过高易加速电子元件老化,过低会引起空气结露。平时应注意巡检控制站风扇,对服务器进行单间空调降温。

5、湿度影响：低湿环境产生静电,当静电超过2KV时,会影响计算机正常运行。

6、粉尘影响：灰尘吸附在集成电路和电子元件上,导致绝缘降低,甚至短路。相反,绝缘性尘埃则会使插件接触不良。因此应定期对设备进行吹扫除尘。

五、现场常见故障分析

现场常见的问题有三个方面：一是现场设备本身有问题；二是系统硬件故障；三是软件组态有错误或组态与硬件协调有误引起冲突。

1 、现场设备问题主要有以下几个方面

(1)热控现场设备包括温度、压力、流量、液位开关和变送器、阀门、挡板、执行机构及行程开关等。由于其本身质量问题,所处环境经常受到雨、水、蒸汽或粉尘等的影响,加之现场振动较大经常造成短路或接触不良,引起热控保护系统动作。

(2)测量元件损坏：如温度元件长期运行损坏；变送器故障;阀门、执行机构卡涩反馈信号回不来等问题。

(3)连线问题：包括信号线接反、松动、脱落、传输过程中接地及传输过程中受干扰影响耦合出超过DCS可接受的干扰等。总之从信号测量、发送,到DCS接线端子, 这中间任何一个环节出错,所造成的结果都表现为数据显示有误。

2 、D C S 硬件故障

DCS硬件故障常常表现为以下几个方面：

(1)硬件本身损坏;(2)模块与底座接插不严密；(3)拨码开关错误、通讯线接线方向错误及终端匹配器未接；(4)硬件接线与实际信号要求的不一至；(5)机柜内电源输出有误。

3 、软件组态有错误或组态与硬件协调有误软件组态有错误或组态与硬件协调时出现的问题主要表现为以下几个方面

由于网络通信堵塞引起系统管理混乱；

数据库点组态与对应通道连接信号不匹配；

鼠标驱动程序加在COM1口,造成系统在线运行时不能用鼠标操作；

(4)加电硬件板级故障( 指示灯显示状态不对);设备不工作; 或系统工作但显示的对应测点值不正确、系统输出不能驱动现场设备等。

结束语

随着自动化程度的日益提高，DCS作为工业生产监控的重要组成部分,决定着整个生产的稳定运行,是确保机组安全运行的基础。它的稳定运行对于人身安全、设备的可靠起着重大的作用。一旦DCS出现问题,轻则工艺波动,重则停炉停机。因此,在DCS的安装、调试、运行及维护，每一个环节都应严格按照各自的技术规范进行并对计算机的系统组态、纠错能力及自诊断技术予以重视，以减少DCS的故障率。DCS发生故障时，技术人员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。

参考文献

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[3] 肖文滔.DCS 系统故障分析及维护处理[J].中华纸业，2009(14)

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