化工厂DCS自动控制系统维护与故障处理

苗付杰

摘要： 随着自动控制技术的发展，DCS系统在化工企业生产过程自动控制领域已成为主流自控系统，为化工企业安全生产提供了重要保障。本文结合化工厂DCS系统的使用情况，针对DCS系统维护和故障处理提出了自己的一些看法。

【关键词】化工厂 DCS 系统 维护 故障处理

1 引言

集散控制系统（ Distribured ControlSystem）简称DCS，是一种控制和风险分散、操作和显示集中的分布式控制系统，广泛应用于化工生产过程自动控制领域。DCS系统主要由工程师站、操作员站、现场控制站、通信网络等组成，具有控制能力强、界面友好、组态方便等众多优点。DCS系统是化工生产过程控制的中枢，更是化工企业安全生产的重要保障。化工厂DCS系统一旦發生故障将严重影响关键机组的安全稳定运行，甚至会造成全线停车等重大生产事故。因此，DCS系统维护管理人员积极采取预防性维护措施降低故障发生的可能性，并提高故障处理能力就显得尤为重要。

2 DCS系统的维护

对DCS系统加强日常维护和定期进行预防性维护是消除DCS系统故障隐患，确保DCS系统能够长期稳定运行的重要措施。

2.1 DCS系统的日常维护

（1）建立完善的DCS维护管理制度。DCS维护维护人员要每天按时巡检DCS机柜各模块以及通讯网络的工作状态，查看故障诊断画面是否有故障提示，对异常情况要及时分析原因并处理。用网络测试仪测试网线硬件是否正常，检查交换机指示灯是否正常。对每台计算机用“ping”命令检查网络是否正常，IP设置是否正确。对DCS维护过程中特别是在触碰卡件或通讯部件时应配戴DCS防静电手腕。

（2）对DCS系统组态软件、PID参数和各种驱动软件要进行备份，备份时应使用DCS专用存储器。DCS系统运行中需要对组态进行优化、增加或删除测点和逻辑时，必须提前将组态做好备份，并做好详细记录。做好各自控回路的PID参数、调节器正反作用等系统数据记录工作。

（3） DCS工程师站和各操作站严禁使用U盘等移动存储器，防止计算机病毒损坏系统程序。

（4）严禁使用非正版软件和安装与系统无关的软件。不得随意将DCS系统与外部系统连接，防止计算机病毒传播到DCS系统中。

（5）电磁会对DCS系统的稳定性和可靠性造成干扰，因此应避免在DCS机柜附近出现电磁干扰源。DCS机柜室内不能使用手机、对讲机等能产生电磁波的设备，以免信号干扰使DCS误动作。

（6）良好的DCS机房环境是保证DCS长期稳定运行的前提。DCS机房必须使用空调进行室内温度调节。DCS机房室内环境温度夏季应控制在25土2℃，冬季应控制在22土2℃。DCS机房室温变化不要大于5℃，避免由于温度急剧变化导致机柜室内设备凝露。

（7）化工厂内腐蚀性气体和粉尘较多，因此应采取合理隔离措施防止腐蚀性气体、粉尘进入DCS机柜室，避免腐蚀性气体、粉尘对DCS系统造成损害或非正常停机。

2.2 DCS系统的停电维护

对DCS系统有计划地进行主动性、预防性维护，是保证DCS系统稳定可靠运行的重要措施。根据大修周期，利用大修期间对DCS系统停电进行彻底、全面的维护，以掌握系统运行状态，消除故障隐患。

（1） DCS系统停电维护前需确认与DCS对应的生产设备已停运且组态信息保存完毕，然后按照先停分支电源后停总电源的步骤依次停电，不得随意停掉DCS系统总电源。

（2） DCS系统停电后，要对操作站、控制站进行吹扫。吹扫的重点是工控机的内部和控制站机笼、电源箱等部件。吹扫时应使用压力在0.05MPa左右的无油干燥压缩空气，使用大吸力吸尘器及时吸走扬起的灰尘。

（3）在检修DCS机柜期间必须做好防静电措施，带好防静电手环。拆卸卡件时尽量不碰触卡件电路部分，拆卸的卡件应放在防静电垫子上。卡件清灰完毕要按编号对应回装到机柜槽位中，连接电缆应插接到位并紧固。

（4）根据卡件的预期寿命和故障规律，对卡件故障隐患进行提前预判，对易发故障的卡件进行提前更换。对于电压偏低的电源模块进行更换。对有故障的机柜风扇予以更换。

（5）对DCS系统供电线路进行检查，确保线路可靠连接。检查分电箱、继电器、端子排、安全栅等部件，确保各部件工作正常。测量DCS系统接地电阻，保证各机柜的接地铜排到大地的接地电阻≤ 2.5Ω。

（6） DCS系统上电后，要对DCS机柜内的主控卡、数据转发卡件、冗余卡件、网络线缆进行冗余测试，并对冗余测试结果做好记录。

3 DCS系统故障处理

3.1 系统硬件故障处理

I/O卡件故障：DCS系统中AI、AO、DI、DO卡件故障率较高。I/O卡件出现故障后会造成DCS系统无法采集现场数据、工程师站和操作员站无法监视现场数据变化。造成I/O卡件故障主要有以下原因：I/O通道故障、串入强电烧毁卡件、通讯电缆接触不良、端子板接线错误、电气元件老化等。I/O卡件故障可通过卡件LED灯指示状态或工控机画面判断。确认I/O卡件出现故障后，应对I/O卡件进行及时更换。

电源故障：DCS系统电源故障主要为电源模块故障。电压波动幅度超限、电源线虚接、元器件损坏等原因都会造成电源模块故障。在确定电源模块故障后，可制定安全措施对电源模块进行更换。

3.2 DCS系统软件故障

3.2.1 软件安装不当

在系统软件安装过程中可能会由于安装步骤不规范、驱动程序选择错误造成DCS系统性能紊乱，甚至会造成系统死机。因此，在系统软件安装过程中应严格按照DCS系统安装手册规定步骤进行安装，网卡驱动、网络配置严格按照设计完成。

3.2.2 人为因素导致软件故障

在DCS系统正常运行时增加控制点，因组态人员对系统不熟悉造成在线修改程序时导致系统出错或者死机。历史数据、报表等文件若错误的删除或移动，也可能造成软件系统故障。这就要求DCS编程组态人员对系统非常熟悉，预先做好方案再进行修改程序。修改程序前必须做好程序备份。

3.3 DCS系统通讯故障

通常引起DCS系统通讯故障的原因主要有网卡故障、交换机故障、光端机故障。系统出现通讯故障后，可从工控机开始查，沿网络配置逐一排查到控制柜内通讯卡件。若是卡件故障就用备件更换。鉴于DCS系统通讯的故障率较高，DCS系统维护人员应加强对系统通讯的日常巡检，常用计算机“pmg”命令检查各网络节点是否通畅。

4 结束语

DCS系统能否可靠稳定运行的关键在于事故的预防和维护管理。根据DCS系统配置和现场设备控制情况制定科学、合理的维护方案，做到日常维护和预防性维护紧密配合，对DCS系统进行全面、有计划的维护，是DCS系统能长期稳定运行的重要措施。及时总结DCS系统故障的发生规律，对故障隐患提前预判并实施预防性检修，变被动抢修为主动检修，是提高DCS系统可靠性和稳定性的重要方法。