淺談DCS系統(tǒng)故障及隱患

張偉男 羅明

摘 要：DCS控制系統(tǒng)在現(xiàn)階段更多的使用了很多冗余技術(shù)，還有著很多優(yōu)勢(shì)，該系統(tǒng)有著很強(qiáng)的安全系數(shù)，靈活性較高容易控制，而且有著相對(duì)來(lái)說(shuō)較高的管理學(xué)等。所結(jié)合實(shí)際，針對(duì)DCS系統(tǒng)故障及隱患進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：DCS;故障;隱患

在DCS控制系統(tǒng)之中，其控制中樞是電腦，其橋梁是互聯(lián)網(wǎng)，它利用過(guò)程的監(jiān)控去實(shí)現(xiàn)有效率地控制多種工業(yè)設(shè)備，并且進(jìn)一步完成有效控制生產(chǎn)的全過(guò)程。運(yùn)用了多項(xiàng)技術(shù)，比如說(shuō)計(jì)算機(jī)、多媒體以及網(wǎng)絡(luò)通訊等多種技術(shù)。有著很多特點(diǎn)，可以給予通訊以及人機(jī)界面多項(xiàng)不一樣的功能。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)這一節(jié)點(diǎn)，DCS的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是控制系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，并且該網(wǎng)絡(luò)有著很強(qiáng)的安全系數(shù)，可以全面保證設(shè)備安全。與此同時(shí)，引進(jìn)雙冗余的控制系統(tǒng)技術(shù)。在該系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程之中，如果某環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵控制單位出現(xiàn)了故障，一貫做法就是將有關(guān)的冗余單位快速轉(zhuǎn)移到別的程序部里，以此確保該單位的安全。

機(jī)組的控制水平可以反映出自動(dòng)化水平的高低，早期熱工自動(dòng)化水平低，主要采取在就地（現(xiàn)場(chǎng)）監(jiān)視與操作的方式，這種控制方式只適應(yīng)小容量，低參數(shù)的機(jī)組，耗費(fèi)人力，且系統(tǒng)安全性較差。DCS隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，容錯(cuò)技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)，窗口技術(shù)，交互圖形的出現(xiàn)，以及標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)和人工智能的發(fā)展，更加趨向綜合化、開(kāi)放化發(fā)展。

由于它運(yùn)行可靠性強(qiáng)，安全性好，系統(tǒng)組態(tài)靈活，控制功能完善，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，顯示操作集中，人機(jī)界面友好而且調(diào)試方便，DCS在發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛。然而雖然系統(tǒng)穩(wěn)定性增強(qiáng)了，但是對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行日常維護(hù)的人員來(lái)說(shuō)，也需要改變?cè)瓉?lái)的思維方式，而且更應(yīng)該多學(xué)習(xí)，多進(jìn)行隱患排查，擺脫對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的依賴性?，F(xiàn)針對(duì)DCS隱患及故障進(jìn)行深入細(xì)致地分析，找出故障的真正原因，并制定出防范措施且正確地得以實(shí)施，可以很好地防止及處理DCS系統(tǒng)隱患及故障。

一、外部工作環(huán)境問(wèn)題

DCS外部環(huán)境要求需要我們引起重視。如不具備受電條件以及環(huán)境溫度、濕度均無(wú)保證的情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)受電試運(yùn)，運(yùn)行初期計(jì)算機(jī)模件損壞率較高，造成難以彌補(bǔ)的損失。為此我們應(yīng)該時(shí)刻監(jiān)視DCS外部環(huán)境，我廠在每個(gè)電子間內(nèi)加掛了濕度儀和溫度計(jì)，電子間的環(huán)境溫度標(biāo)準(zhǔn)以22～25℃為宜。并且定期巡檢檢查其是否符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。另外，機(jī)柜內(nèi)電纜進(jìn)出線的密封以及經(jīng)常開(kāi)放電子間的門(mén)也會(huì)導(dǎo)致粉塵等物侵入DCS硬件內(nèi)部，使計(jì)算機(jī)芯片的散熱和絕緣下降，也會(huì)留下大量的事故隱患。另外注意的是電子間內(nèi)一定要采用大型獨(dú)立空調(diào)，使得溫度比較穩(wěn)定而不受外界溫度干擾。哈爾濱熱電廠集控室和電子間采用中央控制空調(diào)（1用1備），給DCS營(yíng)造了良好的工作環(huán)境。如果運(yùn)行空調(diào)故障，立即啟動(dòng)另一臺(tái)備用的。同時(shí)檢查故障空調(diào)查找原因，一般是由室外機(jī)粉塵堵塞所致或者制冷劑用盡。

二、電源故障

哈爾濱熱電廠DCS系統(tǒng)采用兩路冗余供電，分別由保安段電源和UPS段供電，采用電源自動(dòng)切換裝置實(shí)現(xiàn)電源自動(dòng)冗余，增加了設(shè)備的可靠性。各服務(wù)器的電源由于使用周期長(zhǎng)，電子元件存在不同程度老化，近年經(jīng)常出現(xiàn)某路服務(wù)器電源模塊燒損，發(fā)現(xiàn)這種情況時(shí)，將燒損電源模塊更換即可。這就要求我們?cè)谌粘z查中仔細(xì)認(rèn)真，發(fā)現(xiàn)異常立即處理。避免由于電源異常造成的機(jī)組非停事故的發(fā)生。

三、過(guò)程通道故障

過(guò)程通道故障出現(xiàn)最的多的是I/O模件故障：I/O模件故障一般的判斷與處理，可以通過(guò)系統(tǒng)診斷及萬(wàn)用表的測(cè)量，一般通過(guò)更換通道或通過(guò)更換備件來(lái)處理，至于其內(nèi)部元件老化或是其他原因造成的損壞，一般熱控人員不好判斷。而且生產(chǎn)廠家的I/O模件已制造成一體化的趨勢(shì)，這樣只能購(gòu)買(mǎi)備件。這類故障在正常運(yùn)行中出現(xiàn)幾率不是很高。做為專業(yè)人員，在運(yùn)行中更換模件時(shí)一定要做好安全防護(hù)措施諸如佩帶靜電手環(huán)等等，否則會(huì)引起系統(tǒng)變化或負(fù)荷變化，尤其是數(shù)字量輸入輸出模件。

更值得注意的是強(qiáng)電與弱電間保證一定的間隔，很多電廠因?yàn)橄掠陮?dǎo)致就地設(shè)備進(jìn)水誤發(fā)信號(hào)或者直接導(dǎo)致強(qiáng)電與弱電短路使得強(qiáng)電反串至模件，從而又使得模件損壞或燒毀。我廠就曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)輸入輸出模件損壞的情況，主要原因是強(qiáng)電作用于回路造成。我們采用了加裝隔離裝置的方法避免類似事件的再次發(fā)生，還要定期更換DCS的相關(guān)繼電器。

四、 操作員站或工程師站死機(jī)問(wèn)題

這類問(wèn)題相對(duì)其他硬件故障來(lái)說(shuō)要多一些，我廠曾經(jīng)多次發(fā)生過(guò)硬盤(pán)或模件故障，通訊故障，冷卻風(fēng)扇故障，操作不當(dāng)，數(shù)據(jù)線問(wèn)題，電腦存儲(chǔ)空間狹小等等，這類故障的出現(xiàn)一般是人機(jī)接口故障（個(gè)別電腦死機(jī)），大面積死機(jī)情況比較少。這類故障一般可以通過(guò)重啟電腦，刪除不必要的存儲(chǔ)空間，檢查通訊和軟件設(shè)置，更換風(fēng)扇等硬件等等方法來(lái)處理。

此外，人為操作發(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。

五、 操作后設(shè)備狀態(tài)不對(duì)

這一般是由于就地設(shè)備（電動(dòng)門(mén)，調(diào)門(mén)，變頻器等）長(zhǎng)期反復(fù)工作或不使用而老化、污染、點(diǎn)通斷不可靠、電纜插件等不牢靠等所致。需要排除檢查即可。另一種就是DCS硬件引起的故障。一般由兩個(gè)方面造成，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)。針對(duì)這樣的缺陷通常做法檢查過(guò)程通道功能正常后，或者核實(shí)軟件缺陷。

六、系統(tǒng)時(shí)間一致問(wèn)題

系統(tǒng)時(shí)間一定要保持一致，如果不能保證一致，那么很可能引起所有采集信號(hào)，指令反饋等信號(hào)時(shí)間沖突，嚴(yán)重的可以導(dǎo)致系統(tǒng)失控，使得機(jī)組面臨事故的邊緣。

七、干擾造成的故障

對(duì)于干擾主要是接地問(wèn)題，備用電源的切換和大功率的無(wú)線通信設(shè)備如手機(jī)、對(duì)講機(jī)等。另外還有DCS系統(tǒng)的干擾信號(hào)可能由本身造成的。那么對(duì)于DCS系統(tǒng)的接地問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視，尤其在電力行業(yè)，大功率電器設(shè)備的啟動(dòng)和停止都會(huì)干擾DCS的控制信號(hào)，造成不必要的故障。為了防止干擾信號(hào)串入系統(tǒng)，嚴(yán)格執(zhí)行屏蔽和接地要求和方式，信號(hào)線遠(yuǎn)離干擾源，同時(shí)采取防電源波動(dòng)措施。主/從控制器之間在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，除非萬(wàn)不得以，盡量不要人為切換，已防產(chǎn)生干擾。對(duì)電子設(shè)備間、工程師站等重點(diǎn)部位，應(yīng)絕對(duì)禁止使用大功率無(wú)線電通信設(shè)備。我廠發(fā)生過(guò)由于系統(tǒng)噪音過(guò)高導(dǎo)致DCS失靈的情況，被迫停機(jī)。后經(jīng)檢查，接地母排存在氧化現(xiàn)象，將母排加裝彈簧墊片后進(jìn)行緊固，對(duì)各終端電阻進(jìn)行放電，最終解決了噪音干擾。

八、結(jié)語(yǔ)

多年的工作和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，讓我用知識(shí)武裝了自己，在發(fā)生DCS系統(tǒng)異常的時(shí)候，能夠第一時(shí)間判斷故障點(diǎn)尤為重要。所以，作為熱工專業(yè)工程師，應(yīng)該做到與時(shí)俱進(jìn)，熟練地掌握本專業(yè)技能，認(rèn)真吸取其他單位的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，使我們成為一名合格的維護(hù)工程師。

參考文獻(xiàn)：

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