基于CS3000平台的DCS系统维护

2014-11-22王振云王雪伟

中国氯碱 2014年9期

王振云，王雪伟

（内蒙古亿利化学工业有限公司，内蒙古鄂尔多斯 014300）

1 系统概述

内蒙古亿利化学工业有限公司目前有3套CS3000 DCS 系统，聚氯乙烯生产线、乙炔生产线及脱盐水生产线。在五年多的DCS 系统维护中遇到过很多的问题，就这些问题加以分析提出DCS 系统常规维护必须注意的事项，为系统安全平稳运行打下坚实的基础。

目前，DCS 系统种类繁多，应用也越来越广泛，但常用的DCS 系统网络拓扑结构大同小异，主要有总线型、环型、星型。亿利化学工业公司的系统架构见图1。组态平台采用横河CS3000系统。现场仪表通过HART 协议接入DCS 系统，网络架构是基于总线拓扑结构。

2 硬件维护方法

图1 亿利化学CS3000系统架构示意图

该公司使用的横河CS3000的特点是：（1）连续反馈控制，断续连续控制，具有丰富的计算功能；（2）采用PC 硬件技术，基于WINDOWSXP，OPC 开放软件，采用标准网络和接口；（3）简洁开放的组态，清晰高效的操作，快捷简单的维修；（4）系统冗余，故障自动诊断和隔离和在线维护成本低。硬件配置见图2。主要包括数据采集系统（I/O 系统）、组态站、操作站、OPC 数据站、批量服务器。基本的硬件维护是从网络节点开始，具体包括数据采集卡件，组态站，操作站等[1]。

2.1 数据采集卡件的维护

数据采集卡件分为AI/AO（模拟量输入输出）.DI/DO（数字量输入输出）还有RTD（温度）卡件。采集信号又分为有源、无源信号，不同的信号在接入系统时需要对卡件做相应的设置，才能保证数据的正确采集及保证卡件通道的安全。数据采集也见图2。

图2 CS3000数据采集原理图

AI 模拟量输入信号一般为4～20 mA 或者1～5 V的标准信号，在接入DCS 系统时，经过MTL5042的安全栅进行隔离；AO 模拟量的输出时也经过安全栅MTL5045进行输出隔离；DI 和DO 数字量的输入输出是通过继电器将信号转换成干触点的方式对内输入或对外输出，这样，不会因为现场设备过来的大电流或者扰动损坏比较昂贵的采集卡件。

通常，采集卡件都是统一安装在远离现场的DCS 机柜间中，这样，可以避免设备的震动。机柜间中配有工业大功率空调来控制温度、湿度以及通风，对采集卡件的环境起到良好的作用，环境对于数据采集卡件的正常健康的运行起到至关重要的作用。

2.2 电源系统的维护

这里所说的电源既包括系统电源UPS，也包括机柜间内的分支电源，也就是数据采集卡件的电源和现场仪表供电的电源，见图3。

UPS 电源在正常使用情况下，对主机的维护很少，主要是防尘和定期除尘，特别是该公司所处的内蒙古西北地区空气比较干燥，空气灰粒比较多，遇到潮湿的空气，就会在UPS 内沉积导致不可预知的后果。目前，UPS 电源都是并联冗余，具备热备功能，有利于单台维护。在CS3000中有单独的UPS 报警警告，当UPS 出现不正常情况时系统接收来自UPS 的故障信号在上位画面中和报警中提醒维护人员检查UPS 并解决故障保证UPS 正常运行。在日常维护中，主要是对UPS 室的环境温度和湿度的监测，检查电池外观，有无变形和泄漏，连接处是否有松动现象，主机是否在主回路运行。

图3 系统供电

机柜间内的分支电源一般是将220AC 转为24DC，在日常维护中，应该注意电源的运行指示灯和散热情况。这里的电源都是并联冗余的而且电源机柜里都有双风扇进行散热，应对机柜内的温度进行监测一般室温控制在23 ℃左右为最佳。

2.3 工程师站服务器及操作站维护

工程师站是进行下装组态的是程序正常安全运行的核心，应当禁止无关人员入内，服务器是用来运行批量程序的，有主机和备机之分，在一台出现问题后，切换到另一台正常运行，不经允许任何人不得更改服务器中的加料工艺参数。操作站供操作人员对现场设备进行监控，因为这些操作站不停地运行，只有在检修期间才能停机休息，所以，操作站的散热尤为重要。操作台上都已安装风扇进行散热，要定期对空气过滤进行清理。操作站的配置一般为普通的戴尔商用机，配件是通用且容易购买的，所以，操作台可以脱离DCS 系统进行维护。

3 DCS 系统软件的维护

软件包括操作系统、驱动程序、控制系统软件、Keycode 盘、控制组态数据库（工程）的维护为了确保控制组态数据是最新的和完整的，维护人员要对以上软件定期备份，且针对实际使用中的光盘和软盘的容易磨损的缺点，注意多做备份，并采用移动硬盘、U 盘等备份形式确保各软件的完整保存。

维护人员要定期对工程师站、操作站以及服务器做工程备份并对硬盘空间进行检查和磁盘碎片整理。这样，可提高系统运行速度，减少由于系统崩溃造成的操作站没有规律死机的次数，减少维护成本。

控制软件是指CS3000组态软件，在正版WINDOS 平台上安装了CS3000组态软年后，严禁安装与系统无关的软件，其中包括一些杀毒软件，因为安装会给系统带来不稳定因素。CS3000系统本身具有自身监视功能，可通过系统状态窗口检查CPU 的工作状态、数据采集卡、网络通讯是否有故障点、冗余卡件是否有带病运行状况。如果有上述情况应及时更换，保证系统安全有效运行。此外，对于重要的工程师站可以借助于第三方软件如GHOST，NORTON 等软件完美、安全、经济的备份，使维护工作量大大减少。

4 环境维护

雾霾天气极严重在影响DCS 系统。影响DCS系统的环境因素是温度、湿度、震动、粉尘、散热、通风。一般来说，现场与DCS 系统有一定的安全距离，可避免现场设备的震动粉尘给系统带来的不确定因素。温度是由大功率工业空调来控制，应避免温度温差大幅度地跳动，因为卡件属于电子产品，急剧变化的温差会使电路板凝露，造成系统的硬件损坏。

总之，当出现较大规模的硬件故障时，最大的可能是由于DCS 系统环境维护不力而造成的系统运行故障，除当时采取紧急备件更换和系统清洁工作外，还要及时由厂家专业技术支持工程师进一步确认和排除故障。