DCS系統(tǒng)常見故障分析及處理措施探討

許明華

摘 要：基于闡述分析DCS系統(tǒng)構(gòu)造的基礎上，論述了DCS常見故障以及提出有針對性防范措施。對DCS系統(tǒng)安全運行、日常維護和技術監(jiān)督有一定的參考作用。

關鍵詞：DCS系統(tǒng)；信息技術；常見故障；解決措施

DCS是集合了網(wǎng)絡技術、計算機技術及控制技術于一體的綜合技術，被稱之為分散控制系統(tǒng)。隨著信息化技術的不斷發(fā)展，在工業(yè)領域具體應用中逐步體現(xiàn)出了集中操作、配置靈活、分散控制等諸多優(yōu)特點，進一步提高了生產(chǎn)效率和人工成本。

1 DCS系統(tǒng)構(gòu)造

一般來說，最為基本的DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括現(xiàn)場控制站、操作員站、工程師站、Foxboro代理和系統(tǒng)網(wǎng)絡四大組成部分。除此之外，還有擴充生產(chǎn)管理和信息處理功能的信息網(wǎng)絡以及實現(xiàn)現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構(gòu)數(shù)字化的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡。具體如下圖所示：

現(xiàn)場控制站是DCS的核心，是實現(xiàn)對過程現(xiàn)場I/O處理的直接數(shù)字控制器，對生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生的過程量作數(shù)字采集和貯存，通過網(wǎng)絡向上傳送。

操作員站是實現(xiàn)為系統(tǒng)的運行操作人員提供人機界面，幫助操作員了解現(xiàn)場運行狀態(tài)，各種運行參數(shù)的當前值，是否出現(xiàn)異常情況等。而操作員站上的軟件功能主要完成運行操作人員所發(fā)出的各個命令的執(zhí)行、報警的處理、對現(xiàn)場各類檢測數(shù)據(jù)的集中處理等。

工程師站一般是DCS整個系統(tǒng)中比較特殊的功能站，在工作中對DCS進行應用組態(tài)。隨著生產(chǎn)的不斷需要，應用組態(tài)是DCS系統(tǒng)中必不可少的環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)中設置人機界面來實現(xiàn)人對系統(tǒng)的管理與監(jiān)控，所有這些都是組態(tài)所要完成的工作。

DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡是把現(xiàn)場控制器和人機界面連成整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在地理位置上，有的可達幾百米，結(jié)點可以分散配置。

2 DCS常見故障分析及解決措施

2.1 電源和接地出現(xiàn)問題

一般地，在生產(chǎn)中DCS經(jīng)常見到的故障體現(xiàn)在電源及接地方面。比如，DCS系統(tǒng)信號跳變、硬件燒壞，這很大程度上是出現(xiàn)了和接地系統(tǒng)有關造成的。出現(xiàn)后，系統(tǒng)干擾大，控制系統(tǒng)易誤發(fā)信號，還易使模件損壞。

可以采取的措施為：在DCS的系統(tǒng)接地時，要遵守生產(chǎn)廠家技術要求；進入DSC系統(tǒng)控制信號的電纜必須采用質(zhì)量合格的屏蔽電纜，并要同動力電纜分開敷設且有良好的單端接地。

2.2 控制和I/O總線出現(xiàn)的問題

這種情況一般會出現(xiàn)在機組停機大修過程中，比如說發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中某個運行中的機組柜內(nèi)有CONTROL WAY 故障，其A路CONTROL WAY的電壓由4.3VDC下跌至2.6VDC，逐塊拔出與CONTROL WAY直接有關聯(lián)的網(wǎng)絡處理卡INNPM01和多功能處理卡MFP03檢查，發(fā)現(xiàn)是由PCU40 MODULE 6的MFP03故障引起，更換該卡件后正常。

而I/O擴展總線故障是由上下機架扁平連接線松動引起的，導致部分I/O模件與主模件失去通訊。此時采取的措施為在停機時采用扁平線式改為緊固的插槽式結(jié)構(gòu)。

2.3 通信網(wǎng)絡出現(xiàn)的問題

一般來說，通信網(wǎng)絡出現(xiàn)的問題主要集中在地址標識錯誤、就地總線故障和節(jié)點總線故障上。如果出現(xiàn)了上面的任何一種情況就會導致通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的問題，比如在環(huán)境工作惡劣時，由于工作人員的誤動影響產(chǎn)生。

此時應該采取的措施為：采用雙路冗余配置的方式，或者把就地總線和設備聯(lián)接點進行處理，在拆裝設備時不要影響總線的運行。工作人員在維修時應根據(jù)環(huán)境的變化采取必要的措施防止誤動的發(fā)生。

2.4 DCS軟件自身出現(xiàn)的問題

舉例來說，某DCS系統(tǒng)在調(diào)試中沒有對測點品質(zhì)參數(shù)修改，結(jié)果導致了模擬量測點只有在斷線的情況下才認為是壞品質(zhì)測點，未充分起到品質(zhì)校驗功能，出現(xiàn)了軟件自身的故障。除此之外還有一種情況是控制系統(tǒng)畫面組態(tài)時，當我們在雙擊grab組態(tài)工具以后，彈出 c++錯誤窗口無法正常使用。

出現(xiàn)這兩種故障可以采取的措施為：要及時對所有測點品質(zhì)參數(shù)進行重新的設置，進一步提高設備運行的可靠性；同時從其他機器拷貝文件覆蓋后，工具恢復正常。因為grab 非正常退出后保留了錯誤的信息在grab.ini 文件中。

3 總結(jié)

經(jīng)過上面的綜合闡述分析得知，DCS系統(tǒng)是一種新型的控制系統(tǒng)，隨著科技的進步正向著多元化、開放化等方向發(fā)展，并可通過以太網(wǎng)將DCS系統(tǒng)和企業(yè)管理網(wǎng)上面相連，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)上網(wǎng)，成為過程工業(yè)自動控制的主流。

但是在被廣泛應用的同時還要做好平常的維護保養(yǎng)工作，所謂的維護保養(yǎng)就是指日常巡檢、軟件管理、備件管理等。組態(tài)和修改按規(guī)定執(zhí)行時應備份修改信息，防止因數(shù)據(jù)丟失所引起的故障。

在抗信號干擾上要盡可能地讓動力設備與接地線保持一定的距離；或者采用雙回路冗余電源系統(tǒng)為DCS供電，保持UPS的不間隔供電。在DCS系統(tǒng)軟硬件系統(tǒng)運行和管理方面要做到運行、檢修雙結(jié)合的管理原則，定期進行大檢修，如軟件備份、清掃電源、零部件清潔等。

參考文獻

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