浅谈化工企业DCS系统应用与运维的标准化

摘 要：现代科学技术的发展使工业的自动化、信息化水平越来越高。集散控制系统（DCS系统）是一个综合控制系统，它广泛应用于工业生产中。在化工企业中应用DCS系统技术可以降低化工企业的风险，借助该系统实现智能控制，大大提高生产效率。化工企业DCS系统生产中仍存在一些问题，需要进一步改进。文章对DCS系统进行了研究，分析了DCS系统在化工企业中的应用及存在的问题，以及如何对其进行改进和优化，以促进化工企业的发展。

關键词：DCS系统;化工企业;运行维护;标准化

一、 DCS系统概述

（一）DCS系统介绍

DCS系统的全称是Distributed Control System，中文名称为分布式控制系统或集散控制系统，是一种新型的计算机控制系统，它集网络、控制和计算机技术于一身。在生产过程中不止一个控制点，DCS系统可以通过多个控制器连接网络，从而达到数据交换的目的，实现对各控制点的控制。DCS系统包括硬件系统和软件系统，集散控制系统级和控制管理级是DCS系统的关键组成部分。近年来，在与集散控制系统相关的领域，尤其是在电力、冶金、石化等行业，出现了许多新的发展。

（二）DCS系统对化工企业的意义

化工生产中加工工序复杂，每一道工序都关乎着生产效益，且化工化工行业的原材料较为特殊，对安全生产的要求更高。目前，大多数化工企业采用集散控制系统作为过程生产监控的重要组成部分。集散控制系统的质量不仅关系到化工生产的效率和稳定性，还与生命财产安全密切相关。如果集散控制系统发生故障，整条生产线都可能瘫痪，导致停工事故。DCS系统可谓化工生产的命脉，只有其稳定运行，才能保证化工企业的正常运营。

二、 DCS系统应用中的常见问题及故障分析

（一）应用问题

1. 安全问题

虽然DCS系统自身具有一定的抗干扰能力，但在实际工作中处理器安全问题也频繁发生。如果由于系统初始化错误或配置不合理而出现抗干扰故障，将不可避免地影响系统的运行。

2. 通信问题

随着DCS系统在化工企业中应用范围的不断扩大，系统的通信量也在不断增加。在集散控制系统自身的影响下，通信信息容易受到一些外部因素的影响，无法保证通信的稳定传输，严重时还可能引发安全事故。

3. 应用接地和雷电保护问题

外部环境因素容易导致DCS系统失效，雷击、电磁干扰、静电等都会对DCS电子元件的正常工作和使用寿命产生非常不利的影响。为了保障DCS系统的抗干扰性，必须科学合理设置DCS系统的接地装置，此外还应采用符合标准的绝缘线、安装防雷装置等有效的防雷措施。

（二）常见故障分析

DCS系统的常见故障主要包括系统运行故障和零部件故障。

1. 系统运行故障

包括UPS故障、模块故障、内部灰尘挤压等。下面通过具体案例进行说明。2013年4月，一家化工企业的选煤车间发生了停工事故。后来发现停机是由于分散控制系统中不间断电源的故障造成的，直接导致供电不良，系统因失去可靠的供电而自动停机;2013年10月，某石油加工企业6.6T/d产油试验项目中，DCS系统加氢装置突然报警，1号反应器温度值无法显示，其余运行正常。经技术人员检查，发现1号反应器模块配置异常，导致集散控制系统异常。

2. 零部件故障

集散控制系统除了软硬件系统外，还包括许多分散的小部件。因此，由组件问题导致的系统故障经常发生。例如，在6.6t/d炼油试验项目中，经过几年的使用，发现DCS系统故障频繁，操作站故障率突出。操作台改造后，系统再次进入正常运行状态，这是一种典型的由部件引起的系统故障现象。

三、 化工企业DCS系统应用与运维的标准化策略

（一）确保DCS系统设计和安装的质量

项目前期的设计、安装和施工将对集散控制系统的整体稳定性产生很大影响。如果在集散控制系统中增加中间继电器和安全栅，虽然会增加整个项目的投资，但也能保证集散控制系统硬件的高安全性，有效避免因在集散控制系统中引入强信号而造成的卡损现象;受设备、网络和接地集散控制系统的安装等因素影响，集散控制系统的通信稳定性会发生变化。此外，为了有效地保护整个集散控制系统的硬件，特别是保护通信相关部件，必须做好防雷工作。

（二）加强日常维护工作

在集散控制系统的具体应用中，工作人员必须做好日常维护工作，并通过日常维护或优化，进一步保证集散控制系统的稳定运行，充分发挥自身的作用。基于此，应做好以下几点。首先，应进一步完善集散控制系统的管理体系，确保集散控制系统管理的有序发展。其次，要控制集散控制系统的温度，特别是对化工企业来说，要进一步保证集散控制系统的环境温度，并保证室内外环境温差不超过±5℃。只有这样，我们才能保证系统顺利运行的良好环境。第三，应重视集散控制系统的防尘措施。一方面，工作人员应定期或不定期清洁房间或系统，以进一步减少灰尘对系统的干扰，更好地满足当前的需要。另一方面，其他环节的维护工作也要做好。例如，工作人员应确保接地系统的电阻在相应的范围内，一般小于4伏，确保系统有良好的防静电和屏蔽措施，并最大限度地发挥系统本身的功能。

（三）做好预防维护工作

为了避免因气候或灰尘等外部因素造成的DCS系统的异常运行，必须加强预防维护工作。集散控制系统的使用生命周期很长，所以必须制订标准化的养护方案，对运行环境进行检查和调试，对设备运行状况进行监控，掌握系统运行的实时信息，有效杜绝安全隐患发生。此外，应经常对集散控制系统进行检修，主要包括两个方面：一是系统冗余测试，主要是对冗余电源、服务器、控制器等关键控制设备进行系统测试。同时，有必要通过断电的方式检查操作站和控制站。二是系统供电线路维护，在对大型设备进行筛选后，要逐一检查供电线路，测试不间断电源的供电能力，并实施放电操作。

四、 结语

综上所述，DCS系统在化工企业中的应用越来越普遍且发挥着重要的作用，极大提高了化工生产的自动化水平和生产效率。确保DCS系统运行的稳定性、安全性，做好日常维护和预防维护故障，减少故障发生，有利于我国化工行业的稳定发展。

作者简介：

张俊杰，沙索（中国）化学有限公司。