探讨DCS系统存在的安全问题

李卓然 (内蒙古满世能源化工有限责任公司 017000)

探讨DCS系统存在的安全问题

李卓然 (内蒙古满世能源化工有限责任公司 017000)

根据对市场上的一些企业的DCS研究和调查表明，DCS在运作中还是有许多问题需要注意，比如设备供电系统，如何防止雷击，信号传输故障，人为的干扰，系统的维护等一系列的问题进行分析和研究并且做出一定的分析说明，为从事着方面工作的人员提供一些可靠地参考和建议，希望能帮助到有需要的技术人员。

DCS系统；安全问题；故障；方法与建

运用现代科技化的DCS技术被广泛运用，自从不断推广以来，各个地方的使用率在不断的提高，不光是大型的企业还是小公司都非常喜欢运用这一方案来解决问题。大型企业比如中石油，火力发电，钢铁制造业，轻工业等都得到很好的运用，其他如污水治理，管道气运输等也开始尝试这一技术来来为企业的发展赢得利润，可想而知以后的DCS技术一定能得到健康快速的发展。

DCS技术让企业对生产的发展起到了质的变化，不仅提高了自动化生产的技术水平，同时还为企业带来了丰富的经济效益，为企业的不断壮大提供了基石。但同时在使用过程中也出现了或多或少的问题，在些问题影响了企业的发展，这些问题的出现并不是DCS的自身问题，而是技术人员没能够充分发挥出DCS的优点，也就是说每能快速有效的运用这一技术，为此我对DCS技术做一个基本的阐述和讲解，提供给需要的技术人员作为参考之用，希望对他们有所帮助。

一、电力供应

DCS对于供电系统的要求非常的苛刻，电源是DCS能够完美运行的一个基础保障，DCS的生产过程对电力系统要求是十分重视的，一般都装备了自身电源，防止供电系统出现故障而无法操作，在一般情况下，出现供电故障的主要原因都是电气化设备的质量出现问题，因此这里就不在详谈。

1.DCS生产应用中的供电方式及安全分析

单项电源的供电方法，使用单项供电，这种供电的使用在不少企业里被运用，原因是设备简单，使用资金少，，但是一段出现供电不足和断电情况，就会出现DCS无法正常工作。还有一些企业使用的是一个电源通过两种路径供电，这种方法虽然可以减少电力在传输过程中出现问题的情况但是一断电源出现问题，同样无法正常的工作，所以说还是存在许多漏洞和不足。

双电源双路供电方式：这种电力传输方法比前两项要强，但也存在两路供电断电的情况，因此也不是完全的有效和完整的技术保证

一路厂用电、一路UPS的双路单切供电方式：这种方式在一定程度上提高了DCS的供电保证，但是需要注意的是，一段一条线路出现问题，全部的负荷将会出现在一条线路上，出现一条线路满负荷，存在一定的风险，因此也不是最科学的方法。

一路厂用电、一路UPS的双路双切供电方式：采用两条线路自动交换，一路UPS、一路厂用电，在正常时工作电源由两套设备同时供电。此种供电方式存在的不足是切换接触器本身满足不了需要时，当供电电压跌落现象发生后没有及时的补充电源，使得设备没有快速及时的运转过来，即在系统冲击时，电压降低使供电系统不能准确提供可靠的电源。应选用快速通断的接触器，或者采用技术人员观察设备，及时报警系统等方法来解决这一问题

一路厂用电、一路UPS的双路双切供电方式再增加一路厂用电供电方式(三路单切供电)：此种供电方式很好的解决了双路双切供电方式的缺点。

2.其它保证DCS供电可靠性的措施

合理的布局用电负载分配；DCS系统一般都有一个蓄电设备，系统的关键部位都是双路电源，但为了节约成本不可能所有的的设备都是用双电路，一些城规的设备任然是单线路，因此技术人员对系统的控制就得注意这些问题，保证系统的合理布局，尽量的把设备本身存在的风险降到最低，又要使系统能够尽量集中控制操作。

对供电的保证；电力的不足或者电压过高都会对系统造成影响，损坏电气设备，所以要尽量保证电压的稳定，特别是在紧急情况下电力要能够稳定的传输，保证设备的正常运作。

不定时的对系统电源进行一些交换实验，从而防止断电后，保障电源不能顺利的接通。

二、注意接地线的完善

DCS对接地线的要求很苛刻，短时容易出现的情况一般有以下几种情况，接地线的线头结的不牢靠，遇到外界力量容易松动，由于天气等外界原因线路出现腐蚀，接触不良，接地线路的不合理布局等，这些都有可能造成接地线没有正常工作和运转，在遇到特殊情况而起不到作用造成巨大的损失。

DCS系统对雷电的灵敏度非常高，容易受到雷电的攻击，雷电严重威胁到系统设备的安全，为此，防雷电是DCS系统不可缺少的一部分。许多企业不注意这个方面，设施不是很完善，甚至没有接地线的情况发生，这是非常不合理的。

对于机房的避雷设置要达到二类避雷标准，室外和室内的接地方式要采取不同的方式方法，室外多采用联合接地方式，而室内多采用环形工作接地，要经行等电位连接方法，避雷线路的连接要以最短的方式连接到地往上面，线头一定要连接牢固，进行焊接等方式加固。对于裸露在外面的金属板要经常除锈，保证线路的正常运行。

防雷工作不容小视，如果遇到意外，整个设备都会因为这样一个小的雷击而完全受损，造成大的经济损失，并且经过雷击的系统设备也无法再进行修复。因此对于电源设备最好要经行二级防雷。

DCS系统应该采取封闭的避雷措施，最好是两种防雷措施同时进行，DCS系统要根据实际情况对文件的重要程度进行不同的防雷措施，工作人员在检查防雷系统时要检查接地线是否松动，并且在打开机箱的时候要要佩戴防静电手环，或者是在开机柜的时候要先摸一下机箱的外壳，好达到静电的释放。

三、过程通道的干扰与通信网络故障

1.过程通道的干扰

一般在企业的现场，都会存在设备之间的信号传输，这就得靠线路传输来解决，同时信号在传输过程中货遇到或多或少的问题，比如信号干扰，由于这些干扰往往会出现工作人员的误判，而做出错误的操作指令，出系统本身外还有一个重要的原因就是各种设备之间的接地处理问题，一般的情况下，设备都需要接地，由于接地设备的增多就会出现一个接地环路，这样的接地环路就会对设备信号传输造成干扰，影响到系统设备无法正常的工作。

要解决这一问题就得通过一些方法去让各个设备之间形成断路，相互不流通，这样几台设备之间的干扰就会减少，大都数情况下，线路的传输距离大于20米左右就得进行断路处理，同时最理想的解决方案就是使用信号的隔离器。

2.网路通信故障

网路通信故障主要表现在节点总线故障，就地总线故障，地址标注的错误节点总线一般都是同轴电缆，因此只要总线路上任何一线路出现问题都会出现通信信号故障，因此在这方面的问题应该尤为注意，工作人员在检查系统设备的时候要尽量减少对同轴电缆的触碰，防止人为的原因造成线路的损坏。同时也要定期检查同轴线路，一旦有问题就得及时跟换，及时解决。就地总线一般是由双绞线组成的数据通信网络，其连接的设备是与生产过程直接发生联系的一次元件或控制设备，工作环境不好，系统出现故障率就高，容易受到工作人员的错误操作而影响生产过程；总线本身也会异味各种原因造成通信网络故障发生。就在总线最好采用双路配置，总线分支要设置在不容易触碰的地方，防止外在力量不小心触碰造成影响，就地总线与就地设备的联接点应进行妥善处理，避免拆装设备时影响总线的正常运行。

3.地址标志的错误

地址标识错误会造成通信网络的混乱。这个过程中要防止人为的标记错误，同时随着时代的发展要及时的更新数据，总结数据，防止资料的不全面是系统做出误判造成经济损失。

四、外界环境的影响

环境对DCS的影响也很大，这些影响主要包括湿度，温度，灰尘还有腐蚀性等温度；过高的温度会造成元件老化过快，电脑不能正常工作，许多接线因为熔点过低而出现开裂，过高的温度还会使集成电路的电流放大影响设备的正常运转，因此系统设备必须保证在一个很稳的条件下，这样系统才能有效的工作，不会因为温度影响设备。

湿度：空气的湿度会直接影响设备的工作性能，特别是容易出现短路现象，同时湿度增加与电缆表面的灰尘起到反应会加速线路的老化，减短设备的使用寿命。

灰尘：灰尘中会出现一些导电物质，一旦和系统硬件发生接触就会出现短路现象，及时是不导电的灰尘在湿度比较大的时候也会对电缆经行腐蚀，出现接触不良的情况，同时了，灰尘也会影响系统的散热，因此设备要注意防尘，比如配备防尘网，定期清理灰尘等工作，不要因为灰尘影响系统的正常工作。

腐蚀性气体：一些酸碱性的气体也会对元件的正常工作起到影响，特别是一些酸碱性气体接触到电子设备之后起到一定的化学反应产生的后果将不容忽视，时间一长就会出现线路短路的现象，因此在平时的工作过程中药注意着一块的保养和维护，尽量防止这些酸碱性气体的进入，如果有这类气体进入就得及时的清理干净，不能让危险慢慢的累计到最后出现大的设备问题。

通风：电气设备工作空间是否干燥，是否存在酸碱性气体，通风是关键，及时在恒温空间也的及时的对设备进行通风保养，这个机柜的前后都应该配备排风扇和散热设备，如果条件准许还可以多打开窗户，同时，机柜里最好准备温度监控装置，在工作人员繁忙时自动提示，可以及时的解决问题。

五、硬件、软件故障

1.硬件故障，硬件故障一般是设备元件故障，存折设备老化，损坏，系统不能正常工作，这种情况找出设备元件的问题及时的更换旧可以了。但是在更换过程中要保证元件的适配性，不能随意更换设备的元件器材，更换后还要定期的对元件进行检查和排查看更换的元件是否适应这个系统内运作。

人机接口故障：技术人员在对设备进行操作和处理过程中经常会出现一些死机，操作不当，按键不灵等不能正常工作的故障。

操作失灵一般可能是设备本身出现的硬件故障比如鼠标键盘损坏，也有可能是技术人员操作频繁出现机器死机，运行速度减慢等情况，这些情况如果是设备自身损坏就得及时跟换设备，如果是操作不当就的等待系统恢复正常工作，必要时可以进行重启操作或者设备初始化等。

球标不能正常运转一般情况下是又机械化故障产生的，由于机械的元件老化，损坏，线路连接不好，这些原因都会出现设备与主机的连接不稳定，设备功能出现异常，这个时候就得更换老化的机械元件，对电缆进行更换和排查，切勿因为这些小的问题不解决最后出现大的毛病对企业生产造成影响，对设备维修带来难度。

2.软件故障

软件主要包括系统软件、组态及开发的应用软件。系统软件开发目前已经非常的可靠，对应的组态软件也有非常全面的检测功能，随着现在软件的开放性越来越强，系统安全就得时刻注意，这对技术人员是一个巨大的考验，如何充分利用者个开放的平台，又能保证系统的安全是一个值得研究的课题，因此技术人员对操作系统的使用一定要有具体的规范制度和刚要，不能盲目操作，随意使用光盘盒外接设备，防止病毒的入侵，同时也的提高系统的抗病毒能力。

六、设备线路与保养要注意的事项

设备线路因该采用专配的材料，不能随便使用普通电缆更不能以次充好，要按照系统要求配备合适设备要求的电缆线路，对于一些有特殊要求的线路要按照规定配备，比如说信号线路，地线线路，交流电的伏数等都得按照设备需要经行选择，切记为了减少资金的投入盲目的一样选择而不考虑设备的实际使用情况。

DCS系统的保养和维护室系统能有效和长期工作的保障，工作人员按时有效的最设备经行维护和保养时一个必不可少的工作，其中主要对设备的电力系统，电气系统，设备元件等维护必不可少，这样不点能提高设备的工作效率也能减少设备的损坏和出现大的毛病。

系统元件的储备：在系统的维护过程中药根据设备的实际情况对常用的消耗品多备件，不长损坏的少储备的原则，同时要使用同一内型的系统元件，切记随意搭配造成元件的损坏，同时有些元件如风扇，控制卡等常用元件一定的备份一份，防止突发情况能够及时的更换和修理。

日常维护：一般情况下要注重检查供电电源，空调恒温等设备的运行情况，对设备的灰尘及时的清理干净，仔细的听设备是否有异响，是否有异味，温度时候正常，发现问题要及时的维护和处理，尽量避免不必要的大事故发生。

设备故障的及时处理：维护人员在发现设备出现故障后应该及时有效的经行判断和处理，对于出现威胁到整个系统安全的问题时要对思考多和技术人员讨论，切勿盲目操作，导致一些不必要的人为失误，同时在处理事故的过程中也要注意自身安全和系统安全，防止造成人身伤害和设备损坏。

七、人为故障

由于技术人员自身的技术水平有限，在对设备进行保养和技术故障处理中也会出现因为操作失误导致的设备损坏等问题

总结

DCS技术的科学性和实用性已经得到了人们的认可，系统本身的实用性可靠性非常的高，但是要防止在使用过程中出现的问题还是需要进行大量的研究和学习，只有在不断的学习和研究过程中才能更好的发挥DCS技术带来的科技含量和经济效益。

[1]郄永学;吕秀红;周爱平;;核电厂DCS可靠性讨论[J];自动化博览;2009年02期.

[2]朱和宁;;DCS系统供电改进分析[J];轻工科技;2012年08期.

[3]王方磊;;浅析DCS系统的安装调试及故障判断[J];机电信息;2012年27期.

李卓然（1984.5.4）男，汉族，内蒙古自治区乌兰察布市人，助理工程师，2006年毕业于内蒙古工业大学测控技术与仪器专业，目前就职于内蒙古满世能源化工有限责任公司从事DCS系统维护工作，内蒙古自治区鄂尔多斯市邮编：017000