DCS集散控制系統(tǒng)的故障原因及運(yùn)行管理

王 俐 李樹強(qiáng) 蔡文超

（1、新疆油田公司彩南油田作業(yè)區(qū)，新疆 阜康 831511 2、大慶輸油氣分公司，黑龍江 大慶 163458）

當(dāng)前工控機(jī)仍以大系統(tǒng)、分散對象、連續(xù)生產(chǎn)過程(如:冶金、石化、電力)為主，采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分散型控制系統(tǒng)仍在發(fā)展。由于開放結(jié)構(gòu)和集成技術(shù)的發(fā)展，促使大型分散型控制系統(tǒng)銷售增加。分散控制系統(tǒng)英文編寫為DCS，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動化技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。機(jī)組容量不斷增大，參數(shù)不斷提高，為DCS應(yīng)用創(chuàng)造了廣闊天地；隨著DCS系統(tǒng)的廣泛使用，為機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了有力保障。但發(fā)生故障時(shí)，會造成裝置停車甚至事故，各種故障如何及早發(fā)現(xiàn)及恰當(dāng)處理就顯得非常重要。

1 故障原因及處理

1.1 查看監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)

經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)長時(shí)間不變，且?guī)讉€(gè)數(shù)據(jù)或所有數(shù)據(jù)都不變；控制分組畫面中，手動自動無法切換，或手動輸入數(shù)據(jù)后，一經(jīng)確認(rèn)，又恢復(fù)為原來的數(shù)據(jù)，修改不過來；趨勢圖畫面中，幾條趨勢都為直線不變；監(jiān)控畫面中，多個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)波動較大。

判斷波動數(shù)據(jù)是否為工藝上相關(guān)參數(shù)，若是相關(guān)參數(shù)則通知儀表及微機(jī)人員檢查，看是否某調(diào)節(jié)系統(tǒng)波動引起相關(guān)參數(shù)變化，同時(shí)將相關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)打到手動狀態(tài)，必要時(shí)到現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種情況是由于幾個(gè)相關(guān)參數(shù)中某一參數(shù)波動引起其他參數(shù)變化，并不是控制系統(tǒng)本身故障。

若波動數(shù)據(jù)工藝上彼此并無直接影響，則可能為微機(jī)某卡件發(fā)生故障，立即將相關(guān)自調(diào)系統(tǒng)打到手動調(diào)節(jié)，必要時(shí)到現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)，通知微機(jī)及儀表人員檢查。

1.2 查看操作站工作情況

當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)操作站死機(jī)，監(jiān)控畫面數(shù)據(jù)不刷新，調(diào)節(jié)畫面不起作用，查看右上方系統(tǒng)報(bào)警指示燈是否正常，并檢查其他操作站是否工作正常，若正常，則僅該操作站有問題，通知微機(jī)維修人員修理。若其他操作站數(shù)據(jù)也不變，則為系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，立即通知維修人員檢查網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行情況，進(jìn)行修復(fù)。

1.3 觀察操作站的斷電情況

若部分操作站突然無顯示，則說明UPS或市電斷電，立即通知微機(jī)維修工進(jìn)行維修。若有電的操作站可正常監(jiān)控，此時(shí)不會影響控制系統(tǒng)的正常調(diào)節(jié)。

1.4 注意控制站全部斷電的情況

電源故障問題較多，保險(xiǎn)配置不合理，備用電源不能自投，電源波動引起保護(hù)誤動及接插頭接觸不良易造成無電源。針對電源故障處理相對比較容易。首先，認(rèn)真核對保險(xiǎn)的配置及容量，真正起到保險(xiǎn)的作用；其次，UPS的配備很重要，它可以在電源波動時(shí)也能保證系統(tǒng)正常供電，而且要考慮冗余和備用問題。由于所有控制站設(shè)備均為雙路供電，一路UPS，一路市電，所以這種情況的發(fā)生幾率很小。

當(dāng)控制站全部斷電后，監(jiān)控畫面上兩個(gè)系統(tǒng)報(bào)警紅燈亮，通訊中斷，數(shù)據(jù)全部不刷新，所有自調(diào)系統(tǒng)完全失控，調(diào)節(jié)閥將恢復(fù)到初始狀態(tài)，氣開閥全關(guān)，氣關(guān)閥全開。此時(shí)，應(yīng)立即緊急處理或停車，同時(shí)到現(xiàn)場進(jìn)行操作。

1.5 注意所有操作站全部斷電的情況

此時(shí)，查看控制站電源指示燈是否正常，卡件診斷指示燈有無故障紅燈，綠燈表示卡件正常工作，若以上都正常，則可以確定控制站工作正常，自調(diào)系統(tǒng)工作正常，只是操作工暫時(shí)看不到監(jiān)控畫面，且不能對現(xiàn)場進(jìn)行遙控操作，立即通知微機(jī)維修人員進(jìn)行維修，并到現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控。

1.6 調(diào)節(jié)閥儀表氣源壓力低或儀表空氣全部斷氣

當(dāng)發(fā)現(xiàn)多個(gè)自調(diào)系統(tǒng)失靈，監(jiān)控畫面上自調(diào)閥閥位在全開或全關(guān)位置，立即檢查儀表氣源壓力，若氣源壓力小于0.4MPa，則不正常，檢查氣源管道有無堵塞或漏氣現(xiàn)象；若氣源壓力小于0.2MPa，立即進(jìn)行緊急停車。將監(jiān)控畫面上的自調(diào)系統(tǒng)全部打到手動，將調(diào)節(jié)閥閥位調(diào)到安全位置，通知儀表工檢查氣源，同時(shí)到現(xiàn)場進(jìn)行操作，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥兩端的截止閥，用旁路閥操作。

1.7 過程通道故障

過程通道故障出現(xiàn)最的多的是I/O卡故障:I/O卡故障一般的判斷與處理，通過系統(tǒng)診斷，更換通道或通過更換備用件處理，至于其內(nèi)部元件老化或是其他原因造成的損壞，一般熱控制人員不好判斷。I/O卡的檢修一般是由廠家處理，目前的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。而且生產(chǎn)廠家的I/O卡件已制造成一體化的趨勢，這樣只能購買備件。好在這類故障只是在調(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)，只有異常或報(bào)警后才通知熱控人員處理。這樣對檢修人員和運(yùn)行人員的素質(zhì)要求就要提高，運(yùn)行人員要詳細(xì)介紹故障前后的狀態(tài)便于熱控檢修人員能夠快速、準(zhǔn)確地處理缺陷，減少故障的擴(kuò)大化，另外許多DCS廠家在產(chǎn)品宣傳上都支持卡件熱撥，做為控制人員，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，尤其數(shù)字量卡件。

1.8 球標(biāo)操作不正常

一般是由于機(jī)械裝置長期工作、老化、污染、點(diǎn)通斷不可靠、電纜插件不牢等這樣的就需要換檢查即可。

1.9 控制操作失靈

由于球標(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，這是兩個(gè)方面造成的，一個(gè)方面是軟件缺陷，另一方面是硬件本身故障狀態(tài)，針對這樣的缺陷通常做法檢查過程通道功能正常后，再檢查操作遠(yuǎn)必要時(shí)進(jìn)行重起初始操作。

1.10 薄膜鍵盤不應(yīng)用

主要是鍵盤接觸不良信號，電纜松動或主機(jī)誤動鍵盤，或啟動不完整，都可以導(dǎo)致其功能不正常應(yīng)用，針對不同情況處理。

1.11 干擾造成的故障

對于干擾主要是接地問題，備用電源的切換和大功率的無線通信設(shè)備如手機(jī)、對講機(jī)等。另外還有DCS系統(tǒng)的干擾信號可能由本身造成的。那么對于DCS系統(tǒng)的接地問題越來越引起人們的重視，尤其在電力行業(yè),大功率電器設(shè)備的啟動和停止都會干擾DCS的控制信號，造成不必要的故障。為了防止干擾信號串入系統(tǒng)，嚴(yán)格執(zhí)行屏蔽和接地要求和方式，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)，除非萬不得以，盡量不要人為切換，已防產(chǎn)生干擾，如必須切換，應(yīng)采取措施，先將控制切手動，以免對機(jī)組運(yùn)行工況產(chǎn)生影響。對電子設(shè)備間、工程師站等重點(diǎn)部位，應(yīng)絕對禁止使用大功率無線電通信設(shè)備。

2 運(yùn)行管理

DCS系統(tǒng)的運(yùn)行管理是指系統(tǒng)的巡檢，熱工保護(hù)的投退，DCS軟硬件的監(jiān)督管理。

2.1 軟件的備份管理，應(yīng)用軟件（數(shù)據(jù)庫）應(yīng)及時(shí)備份，對極小的改動可做記錄；對數(shù)據(jù)庫的修改同時(shí)要保存到工程師站，還應(yīng)保存到軟盤或其他硬盤上。但注意備份磁盤不應(yīng)超期使用，以防數(shù)據(jù)丟失。

2.2 軟件檢查與功能試驗(yàn)，應(yīng)按照計(jì)算機(jī)設(shè)備的通用方法檢查，主要是檢查各級權(quán)限的設(shè)置；嚴(yán)禁使用非DCS軟件；嚴(yán)禁未授權(quán)人員進(jìn)行組態(tài)。

2.3 熱工保護(hù)的投退應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工作票制度，檢修某一運(yùn)行設(shè)備時(shí)，要采取正確隔離措施，以防發(fā)生相關(guān)設(shè)備的聯(lián)反應(yīng)。

針對以上常見故障，為了避免故障的發(fā)生和減少發(fā)生的次數(shù)，應(yīng)制定嚴(yán)格的檢修、維護(hù)和定期檢查制度，認(rèn)真填寫DCS設(shè)備巡視檢查卡，對各種小缺陷及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，DCS發(fā)生故障時(shí)，操作工應(yīng)掌握一定的判別方法，及早發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行適當(dāng)處理，可以避免或者減少對工藝控制的影響。

[1]陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)和應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，2003.

[2]龔成龍，丁兆奎.集散控制與現(xiàn)場控制的比較及對FCS技術(shù)的展望[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000（3）.

[3]黃明鑄.PLC DCS FCS三大控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和差異[J].中華紙業(yè),2005(4).