DCS系統的安裝\\調試與故障判斷分析

摘要：DCS系統是儀表自動化的核心，是工藝生產正常的有力保證，通過DCS系統可以把儀表、電氣和工藝緊密結合在一起，因此DCS系統的安裝與現場維護具有非常重要的意義。

關鍵詞：安裝；調試；故障判斷

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A

一、DCS概述：

DCS系統以其操作方便、可靠性高、控制功能多樣化、人機界面友好等諸多優點廣泛用于自控點多、工藝復雜的大型工廠。目前常用的DCS系統有很多，比如國外的DeltaV（艾默生）系統、TDC-3000（霍尼威爾）系統、PROVOX（費希爾）系統，國內比較出名的JX-300（浙大中控）系統和HS-2000（北京和利時）系統。

DCS，即集散控制系統，是控制技術、計算機技術、CRT技術和通訊技術的巧妙結合。DCS一般由操作站、控制站、工程師站和控制網絡四部分組成。其中工程師站是為自動化維護和組態的技術人員服務的，它的權限相對高，操作人員不可使用此權限。操作站是工藝OCC監控和管理的人機界面。

二、DCS的安裝

實際安裝中，DCS的安裝工作分為軟件和硬件兩個部分，軟件的安裝主要是把DCS系統軟件安裝到計算機，然后根據工藝要求，進行組態，編譯，直至滿足生產的需求。硬件安裝一般包括卡件（DI模塊、DO模塊、AI模塊、AO模塊等）、控制器、CPU、路由器、及其儀表控制柜（模擬柜、繼電器柜、儀表電源柜配線）以及UPS和DCS接地的安裝。

在這里，我們主要介紹儀表柜的安裝、配電柜的接線和接地。

1、儀表柜的安裝

儀表柜的安裝要具備一定的現場條件，比如室內的清潔度、濕度是否合格；裝潢、電氣土建施工是否結束；如是夏天屋內最好先安裝好空調（打開），有時還需要把接地和抗干擾用的鍍鋅鋼板先鋪在地（以免先放電纜，鍍鋅鋼板放不進去）；儀表安裝人員最好也穿上防爆防靜電的服裝，（北方氣候干燥，靜電很大，可以傷損CPU、卡件及控制器等模塊）。

對于剛來的儀表器件，應開箱檢驗，檢驗之前，必須有設備處和儲運處的人在場，三方確認是招標的部件，數量和質量都檢測好，并進行登記、簽字，保存好技術資料和質量文件。搬運的過程中也要小心，避免振動及其他意外。

配電柜的安裝，必須要做好底座。底座一般是由槽鋼制作的，具體制作的時候，要找有經驗的焊工協同工作。要求焊接不使槽鋼變形，焊接強度要高，并且底座與室內的距離符合設計院的設計要求。焊完后，應將焊接處磨平，千萬不能有毛刺和棱邊，同時做好防腐防銹的處理。最后用膨脹螺栓固定在地上。同時別忘了儀表的接地線要焊接在底座上，底座的高度也要滿足要求，一般要參考裝潢地板內的支撐高度。

2、接線

接線一般分柜內接線及現場與柜內的連線。柜內的連線一般用多芯屏蔽軟線，常用的是36芯和16芯。要求這種屏蔽線的導線上的數字要清晰，方便接線和調試。接線最好是找有DCS接線經驗的儀表人員，這樣一方面減少了接錯的出錯率，另一方面也提高了速度。接線的過程中也有一定的方法，比如接線最好分組，一般是兩人一組，兩人在接的過程中，可以接完一個端子排校對一下，也可以是接完幾個校對，但不要全接完了再校對，這樣校對很繁瑣，工作量大，出錯率也大，有時還會忘記。

從現場到控制柜的電纜一般采用1.5mm2的阻燃型分組屏蔽電纜，電纜線芯的顏色一般為黃綠紅或者是黃綠藍。由于現場測量及控制點較多，因此柜內接線復雜，接線過程一定要細致，剝線時不能傷害絕緣層，以免接地，發生異常故障。其接線的技巧與柜內接線一致。

接完也要校對，如果此時電腦組態已經結束，也可以根據電腦顯示來進行有針對的校線、該線。

這里強調下，因為接線任務比較瑣屑、繁雜，要求安裝人員不管是哪種接線，都必須整齊、美觀、不松動。接完線，要把屏蔽線編成辮子，用接線鼻子壓制后接在儀表柜體上。而且柜與柜之間也要用銅電纜掛接接地。

3、接地安裝

儀表接地分為系統接地、交流保護接地和本質安全接地。系統接地要求最高，阻值一般不能超過1歐。一般是在室外（遠離電氣接地）打接地極，并用扁鋼焊接（最好用氬弧焊），其他接地要求都是4歐。儀表接地的好壞，對儀表的檢測顯示和PID控制影響很大。具體接地的距離要參照相關書籍或DCS廠商提供的系統安裝手冊，并結合現場實際情況而定。

三、DCS系統的調試

儀表在調試之前，一定要檢查導線絕緣電阻和UPS的供電情況。當條件符合后，DCS的CPU和控制塊等儀表回路才能上電開機，在調試的過程中，千萬注意電氣的強電別反向送電給DCS的控制模塊，如電氣和儀表的連接線接錯，容易發生反向送電故障，反向送電的時候，電壓會先作用在儀表柜的繼電器上，可以看到繼電器的燈變成黃色并發閃，伴有關合的聲音，這時應該趕快切斷電源，如還來不及，可以帶著手套拔下繼電器。

調試的時候最好電腦控制室儀表1人，現場若干人（有工藝相關人員配合，迅速找到設備），每人手里拿著對講機。調試應該是有針對性的，如果現場儀表已經安上，通過OCC顯示完全可以判斷出哪個儀表點有故障，發現哪個有故障，立即記錄，并讓其他儀表人員去檢查故障。另外，DCS系統內部有調試的軟件，通過軟件來檢查線路的通斷等故障，比用萬用表更快、更準。

在每個單獨的儀表點調試正常后，應對液位聯鎖、壓力聯鎖等控制一個個地進行調試，看看是否符合預先的要求，在聯鎖調試前，一定要和工藝人員聯系好，以免不必要的損失和人身傷害。調試的過程中，一般正好是工藝進行水連運調試，維修人員甚至幾夜不合眼，所以一定要配置好人員的作業和休息，不能連續作業，否則會影響調試的質量和效率，甚至造成設備和人員損傷。

四、DCS系統的故障分析

DCS系統故障一般分為硬件故障和軟件故障。軟件故障多數是組態故障和程序錯誤的故障。組態故障比較常見，是設計人員輸入組態數據發生錯誤，一般DCS系統的軟件里都有故障診斷分析，可以看是哪一步錯誤。程序故障一般和工藝連鎖有關系，由于工藝對控制的要求沒有達到而引發。硬件故障就是控制器、模塊和電源等DCS系統的故障（包括現場線路故障）。電源故障一般因為電氣供電的回路跳閘、UPS故障，或儀表電源柜開關跳閘及24V電源損壞。線路故障，一般是接線端子松動、現場導線損壞或者現場儀表有問題引起。卡件和模塊的故障，一般是元器件本身的質量及使用環節、錯誤的接線和不正常的電源電壓影響的。

下面我們分析一個實例：

故障描述：某煉油廠采用DeltaV控制系統，檢修后準備啟車，OCC（工藝操作人員）突然發現許多罐的溫度均顯示儀表量程的最大值，而且本來應該綠色的字體，現在已經變成紅色，并且發閃，于是立即通知自動化維護人員和儀表工。

判斷分析：首先要確定計算機系統（包括儀表控制柜內的卡件和柜內接線）原因還是現場原因。當時，自動化維護人員沒有發現計算機軟件有任何故障，但是，用萬用表測量這幾個溫度顯示最大值的鉑電阻，發現電路的電阻值，確實不正常。于是儀表工去現場測量鉑電阻，發現電阻值也不正常，很大。最后發現這些鉑電阻中，有一個鉑電阻的絕緣損壞，銅導線直接接觸線路的鍍鋅保護管，造成接地，處理后正常。

結論

DCS系統的安裝、調試和維護是因果關系，安裝質量不達標，會加大單機調試和綜合調試的工作量、同時正確的安裝和徹底的調試也為日后的維護打下了良好的基礎。

參考文獻

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[2]王斌.DCS系統故障判斷與處理.《中國工控網》2007年03.

[3]紀長藏.DCS系統的安裝與調試.《硅谷》，2008年14期.