浅谈DCS系统的常见故障及排除

陈志华

摘 要：DCS系统，即集散控制系统，是当前工业自动化生产领域的主流控制系统，承担着控制生产系统正常运转，保障高效生产的重要职责。加强DCS系统维护、维修，对于维持正常稳定的生产秩序具有极为重要的意义。文章围绕DCS系统常见故障排查及维修问题进行探讨，分析了DCS系统常见故障原因，并提出对应的解决方案。

关键词：DCS；集散控制；故障排除；维护管理

引言

科学技术的发展，促进了社会生产力的提升。DCS系统（集散控制系统）以其在仪表控制和网络通讯领域的优异表现广泛应用于现代社会工业化大生产过程中。作为自动化工业生产控制系统的主流发展趋势，DCS系统具有高度的数字化和信息化特征。使用DCS系统，能够显著提升生产质量和生产效率，帮助企业实现更高的经济效益。DCS系统的运行质量与企业生产状况密切相关。在日常工作中，生产企业要切实做好DCS系统维修、维护工作，减少故障发生的几率和对生产的影响，从而保障生产的高效、正常进行。

1 DCS系统基本情况简介

集散控制系统，英文名称distributed control systems，简称DCS系统。该系统是以计算机控制中枢，以通讯网络为媒介，采用过程监控和过程控制两种方式实现对生产设备、仪表的控制，进而达成对整个生产过程的控制。DCS系统横跨多个学科，是一项综合性很高的工程系统，它整合利用了现实技术、计算机技术、控制技术以及通信技术等多门先进技术，在运行可靠性、操作灵活性方面都具有极为优异的表现。此外，DCS系统具有良好的外延性，能够和外部单元实现良好的对接，达到协调运转的目的。除了控制性能优异外，DCS系统独特的结构特性还给系统维护、维修提供了便利。上述这些特点使得DCS系统适用广泛，在许多领域都能够发挥出高水平的控制效果。随着计算机和网络技术的进一步发展，DCS系统正在向着网络化、多元化和集成化方向快速发展，并在现代工业化大生产控制领域发挥出越来越大的作用。

2 DCS系统故障处理的基本方法

DCS系统作为工业自动化的重要组成部分，长期使用下难免会发生各种问题。当遇到DCS系统发生故障时，要按照下面的程序一步步检查，逐步缩小查找范围，确定故障原因并加以排除。

（1）详细检查系统当前状态，确认电源、线路、零部件安装等情况是否处于正常状态，操作是否规范、正确。

（2）对故障位置进行初步定位，判断是现场仪表设备发生故障还是DCS系统发生故障。

（3）当确认是DCS系统发生故障时，进一步判断故障是由于硬件原因还是软件原因引起的，如果是硬件原因引发的故障，则对故障硬件进行更换处理。需要注意的是，每一个检测环节都有其规范程序，具体操作时要严格按照规范执行。

3 DCS系统的常见故障与解决方案

集散控制系统是工业化自动化生产体系中的“脉络”和“神经”，做好DCS系统维护、维修，减少并及时准确排除系统故障，对于保障工业生产的正常稳定进行具有十分重要的意义。作者通过多年的实践总结，对DCS系统故障情况具有一定程度的了解，下面围绕实际工作中DCS系统常见故障类型进行分析、探讨，并就如何排除故障、加强防范措施等内容提出自己的看法，希望可以对DCS系统使用和维修人员有所帮助。日常工作中DCS系统常见故障根据故障原因可以分为软件类故障、操作类故障、网络故障、干扰故障等几个类型。

3.1 软件类故障

该类DCS系统故障的原因来自于系统应用的软件工具。常见的情况主要有软件兼容性差、无法实施下装等，除此之外，另有一部分软件故障是网络软件缺陷导致的问题。DCS系统使用的软件主要由服务器软件、操作员站软件、工程师站软件以及组态软件构成。这些软件功能不同，特点各异，往往由不同的服务商提供，彼此间有时会产生冲突或其他不利影响从而导致整个系统运营不正常。下装作业所使用的专用软件，如果出现异常会导致下装不能成功。网络软件导致的故障主要是网络协议或参数错误引起的，而参数错误又多数是误操作导致的。在处理上述软件引发的DCS故障时，第一步要进行软件兼容测试，排除兼容问题，如果存在下装失败的问题则要对下装软件进行专门的检测，第三点要建立并不断完善系统软件使用管理体系，用制度的手段规范软件使用行为，减少网络软件引发的DCS系统故障。

3.2 操作类故障

所谓DCS系统中的操作类故障，其最基本的特征就是设备死机现象频繁发生，或者不接受指令，无法有效操作等。之所以产生上述问题，最主要的原因包括以下几点：原因一是计算机本身原因，比如感染电脑病毒致使的计算机或网络反映缓慢，也有一部分是因为电能本身性能不高，难以承受巨大工作量导致的迟缓，原因二是没有准确设置MCU的容量，或者计算机机箱内长期没有清理，存在大量灰尘，导致内存卡接触不良或风扇故障等。这些问题都有可能引发计算机的蓝屏与死机。要解决DCS系统操作类故障，主要方法是做好系统的日常使用维护。一要安装合适的杀毒软件，定期杀毒并及时更新病毒库，确保计算机运行环境的安全；二要科学设置MCU容量，避免MCU容量过小或者超限情况的发生：三要做好计算机日常维护，做到计算机操作行为科学、规范。操作无效的故障产生的原因主要是由于过程通道的硬件故障、操作员软件使用不当以及系统承受的负荷率过大所引起的。针对这个问题，DCS系统在正式投入使用前，必须对系统中的软、硬件进行模拟测试，确保各类软件、硬件在系统工作环境下的正常运转。此外，要尽可能地提高系统负荷承受能力，防止因为负荷过大导致的系统崩溃现象发生。

3.3 网络故障

这种故障类型在DCS系统运行过程中比较多见，根据发生部位的不同，分为系统网络故障和控制网络故障两类。引发系统网络故障的原因比较复杂，常见的有接头接触不良、软件故障、网卡故障、协议错误等，防范措施则包括进行合理的系统网络设计、减少电缆触碰次数以防止接头松动等，故障发生时的检测办法一般有隔离法与替换法两种；而对于控制网网络故障的处理，则是主要围绕接地预防耦合干扰来处理，常用的检测方法是交换法。

3.4 干扰故障

DCS系统正常运行过程中有大量数据、指令以对应的信号模式进行传递。当通信受到某些因素的干扰时，比如变频器对模拟信号的干扰、通信设备的干扰以及电磁绕组对模拟量的干扰等，就会导致通信失灵、设备无法正常运转的现象发生。当发生干扰时，需对设备接地情况进行检查，并通过加设滤波器降低变频器载波频率等方法減少外界电磁干扰。

4 结束语

综上所述，影响DCS系统的正常运行、产生故障的原因有很多。在实际工作中，要注意观察系统设备的故障特征，通过检测逐步缩小故障范围，最终确定故障位置和原因，再据此设计针对性的解决方案。同时，要切实做好系统日常维护工作，将故障发生的可能性降到最低，保障系统长期正常平稳运行。

参考文献

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[2]阎翠.变频器介入DCS系统控制中需注意的问题和对策[J].冶金自动化，2012：377-378.