淺析DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用

張忠民

摘要：DCS是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來，具有一些特征，如高可靠性、開放性、靈活性、易于維護(hù)、和控制功能齊全等特點(diǎn)，但DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中應(yīng)用時(shí)不可避免也會發(fā)生一些故障。因此，本文就DCS控制系統(tǒng)的概述、DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化應(yīng)用中的故障分析以及一些常見的故障處理措施進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng);工業(yè)自動化;應(yīng)用

引言：

隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，DCS的發(fā)展非常迅速，技術(shù)水平達(dá)到高水平的標(biāo)準(zhǔn)，DCS可以按照需要與更高性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)更高級的集中管理功能，如計(jì)劃調(diào)度、倉儲管理、能源管理等。操作采用計(jì)算機(jī)操作站，通過網(wǎng)絡(luò)與控制器連接，收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，傳達(dá)操作指令。因此，可以看出DCS的主要特點(diǎn)能概括為分散控制集中管理，其主要擔(dān)負(fù)過程控制和過程優(yōu)化任務(wù)，也可以滿足工業(yè)自動化的實(shí)際應(yīng)用。

一、DCS控制系統(tǒng)的概述

DCS的骨架是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，而系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)又是DCS的基礎(chǔ)與核心。網(wǎng)絡(luò)對DCS的整個(gè)系統(tǒng)起著決定性的作用，從而保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和擴(kuò)充性。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時(shí)可能發(fā)生的，所以，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)會經(jīng)常進(jìn)行，但這種操作絕對不能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有很強(qiáng)的在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能。DCS是一種完全對現(xiàn)場I/O處理并實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。一般一套DCS中要設(shè)置現(xiàn)場I/O控制站，用以分擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的I/O和控制功能[1]。這樣可以提高系統(tǒng)可靠性，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。所有DCS都要求有系統(tǒng)組態(tài)功能，可以說，沒有組態(tài)功能的系統(tǒng)就不能稱其為DCS。因此，經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，要對DCS向著更加開放，更加標(biāo)準(zhǔn)化，更加產(chǎn)品化的發(fā)展方向提供最大的支持。

二、故障及處理措施

（一）過程通道故障及其處理措施

過程通道故障出現(xiàn)最多的是I/O卡故障。這類故障的特點(diǎn)在調(diào)試階段出現(xiàn)較多，正常運(yùn)行中出現(xiàn)幾率很低。一次元件或控制設(shè)備出現(xiàn)故障有時(shí)不能直接被操作員發(fā)現(xiàn)，只有異?；驁?bào)警后才通知熱控人員處理[2]。

過程通道故障具體的處理措施：進(jìn)行系統(tǒng)診斷，更換通道或通過更換備用件處理。如果是內(nèi)部元件老化或其他原因造成的損壞，一般控制人員很難判斷。I/O卡的檢修一般是由廠家處理，目前熱控檢修人員的手段還不能達(dá)到像檢修常規(guī)儀表那樣檢修。因此，要提高對檢修人員和運(yùn)行人員的素質(zhì)要求，運(yùn)行人員要詳細(xì)介紹故障前后的狀態(tài)，方便熱控檢修人員能夠快速、準(zhǔn)確的處理缺陷，減少故障的擴(kuò)大化。而且許多DCS廠家在產(chǎn)品宣傳上都支持卡件熱撥，作為控制人員，在運(yùn)行中更換卡件時(shí)一定要做好安全防護(hù)措施，否則會引起系統(tǒng)變化或負(fù)荷變化[3]。

（二）操作故障及其處理措施

操作故障有三種比較常見，分別是操作員站死機(jī)、球標(biāo)操作不正常和控制操作失靈。而操作員站死機(jī)這一故障的原因比較多，硬盤或卡件故障，冷卻風(fēng)扇負(fù)荷過重等，也有人為操作現(xiàn)象。第二個(gè)是球標(biāo)操作不正常，主要是機(jī)械裝置長期工作、老化、污染、點(diǎn)通斷不可靠、電纜插件不牢等。第三個(gè)是控制操作失靈，其原因是球標(biāo)的操作信號沒有正常改變過程通道的狀態(tài)，造成操作失效。造成操作失效有兩個(gè)方面的原因，一個(gè)方面是軟件缺陷，另一方面是硬件本身故障的狀態(tài)。

操作故障具體的處理措施是：在操作員死機(jī)這一故障發(fā)生時(shí)，要對熱工專業(yè)的工作過程嚴(yán)格執(zhí)行，因?yàn)槿藶樵摬僮靼l(fā)生的故障在熱工專業(yè)中的不安全事件中占有很大比例，在操作中尤為引起高度重視，減少人為故障。而在球標(biāo)操作故障中就要對設(shè)備進(jìn)行更換并且在日常維護(hù)中檢查仔細(xì)，保證其球標(biāo)操作的順利進(jìn)行。在控制操作失靈時(shí)的軟件缺陷問題，通常的處理措施是針對這樣的缺陷通常做法檢查過程通道功能正常后，再檢查操作，有必要時(shí)還需要進(jìn)行重啟初始操作[4]。

（三）干擾故障及其處理措施

干擾故障主要的問題是接地問題，在備用電源的切換以及大功率的無線通信設(shè)備，例如手機(jī)、對講機(jī)等情況時(shí)，容易出現(xiàn)干擾故障。此外，DCS系統(tǒng)的干擾信號在一定程度上有可能是因?yàn)槠浔旧碓斐傻?。在系統(tǒng)工作時(shí)需要傳遞數(shù)據(jù)和指令，而如果在這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)例如電磁繞組對模擬量的干擾和變頻器對通信設(shè)備的干擾等情況，便會造成設(shè)備的順利工作受到影響，以及還會出現(xiàn)通信失靈等情況。在電力行業(yè)，接地問題會引起極大的重視。因此，在DCS系統(tǒng)的接地問題中，大功率電器設(shè)備的啟動和停止都會干擾DCS的控制信號，造成不必要的故障。

針對干擾故障具體的解決措施是：在應(yīng)對系統(tǒng)工作時(shí)的干擾故障應(yīng)該認(rèn)真檢查各設(shè)備的接地情況，對接地情況做好統(tǒng)計(jì)，還要加設(shè)濾波器，從而減小變頻器載波頻率，最后達(dá)到降低外界干擾的效果。為了防止干擾信號串入系統(tǒng)，嚴(yán)格執(zhí)行屏蔽和接地要求及方式，信號線遠(yuǎn)離干擾源，同時(shí)采取防電源波動措施。主/從過程處理機(jī)之間在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，不到緊要關(guān)頭，最好盡量不要人為切換，以防產(chǎn)生干擾。如果遇到必須切換的情況，應(yīng)該采取適當(dāng)措施，先將控制切換成手動，避免對機(jī)組運(yùn)行工況產(chǎn)生影響。對電子設(shè)備問、工程師站等重點(diǎn)部位，應(yīng)該絕對禁止使用大功率無線電通信設(shè)備。

三、結(jié)束語

DCS在美國首次被推出綜合分散控制系統(tǒng)TDC—2000 時(shí)便引起美國工業(yè)控制界高度評價(jià)，后來過程控制進(jìn)入了集散系統(tǒng)的新時(shí)期。DCS憑借著高可靠性與開放性的優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外的應(yīng)用越來越廣泛。在實(shí)際的應(yīng)用中，因?yàn)楦鞣N各樣的因素而導(dǎo)致該系統(tǒng)的運(yùn)行受到很大的阻礙，發(fā)生很多故障。因此，在系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)要仔細(xì)檢查，對發(fā)生的故障冷靜分析，找出其故障特點(diǎn)，選擇合理的處理措施，保證系統(tǒng)最大限度的正常運(yùn)行，促進(jìn)DCS向更加開放，更加標(biāo)準(zhǔn)化，更加產(chǎn)品化的方向順利發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢錦.淺析DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用[J].石河子科技，2016（3）：39-40.

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[3]樊莉.DCS和PLC控制系統(tǒng)在冶金自動化中的應(yīng)用[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2016（1）：186-187.

[4]耿鵬飛.基于DCS的鍋爐自動化系統(tǒng)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（10）：11-12.