影響DCS系統安全運行的因素及措施探討

孫隆宇

（大慶油田有限責任公司天然氣分公司油氣加工十大隊，黑龍江 大慶 163000）

隨著現代科學技術的不斷進步，我國很多石化企業也取得了快速的發展，為了提升企業運行的安全性能，很多企業已經普及了DCS系統。該系統的應用使得企業的相關設備運行的更加平穩，而且整體的生產工藝也得到了進一步的優化，促進了石化企業生產作業自動化水平的提升。

1 控制器和I/O卡件的問題

DCS系統正常運行的核心部分就是控制器和I/O卡件，因此，在DCS系統系統設計的過程中就針對上述兩個部分留足安全裕度，這樣才能充分保證系統運行的安全性，通常情況下應該滿足以下幾個要求：第一是要保證系統在運行的過程中通訊網絡整體的負載不能超過60%；第二是要保證系統的I/O站內主CPU運行過程中實際的負載不能超過系統的60%；第三，系統實際運行過程中內存的負載不能超過60%；第四是要保證系統I/O站內的電源以及儀表電源實際運行的負載不能超過60%。

（1）系統關鍵部分應該實現冗余配置。這對系統的主控卡、通訊卡、電源卡以及控制回路等位置要實現全面冗余配置，而且在進行關鍵部位卡件選擇的時候一定要選擇帶有隔離、抗干擾以及屏蔽功能的卡件，這樣關鍵位置的卡件才能具備良好的抗共模干擾以及差模干擾能力，而且能夠有效的將竄入的干擾信號的排出在系統外。如果系統的I/O卡件中沒有按照1：1的比例進行冗余配置，而是采取了1：n的冗余配置方式的，也就是說在系統的運行過程中只有一塊備用的卡件，而這個備份卡件需要同時為其他n塊卡做被備份，這樣在系統進行主卡以及備用卡件切換的時候需要及時進行處理，這樣才能避免備用卡長期處在占用的狀態，從而導致主卡在出現故障的時候無法實現切換。

（2）要合理設置控制器的掃描周期。在進行控制器掃描周期組態選擇的時候主要的依據就是信號的性質，例如，如果信號屬于溫度信號，那么其掃描周期就可以設置為2-10s的范圍內，而如果信號是打大信號，那么其掃描周期的設置可以更加快，一般情況下設置為0.5s或者1s，這樣的設置方式可以有效減輕系統的運行負載，提升了系統運行的穩定性，同時也能保證控制器處在最佳的工作狀態。

（3）要定期更換控制器內存的電池。為保證系統運行的穩定，要結合系統的實際要求來定期更換內存電池，這樣才能保證控制器在出現異常狀況的時候不丟失數據，在系統再次給電的時候就能形成正確的引導。

2 操作站問題

（1）風扇問題。對操作站內注入電源、CPU等部件的風扇要定期進行檢查和保養，這樣才能保證操作站在運行的過程中不會因部件散熱不好而對系統正常運行造成影響。

（2）硬盤問題。針對操作站內的硬盤可以合理的使用“數據克隆”技術，例如，針對操作站的FOXBORO I/A系統中的硬盤，可以通過將硬盤中的數據首先導入到磁帶后，再將其通過磁帶導入到新的硬盤中，而操作站中的一些系統可以直接實現硬盤數據的“克隆”，或者利用鏡像將數據進行轉移。這樣就可以將操作站的系統軟件以及組態軟件進行有效備份，從而保證了操作站在出現硬盤損壞現象的時候能夠及時地進行系統更換。

（3）鍵盤和密碼問題。針對操作站內的一些軟啟動鍵、視窗鍵以及操作不能使用的按鍵等功能鍵一定要使用更改注冊表信息的形式進行有效額屏蔽。針對操作站內工程師用戶口令以及用來退出操作界面的口令也要不定期地進行更換，這樣才能防止一些不是進行DCS系統維護的相關人員在破解口令后侵入系統進行一些非常規的操作。

3 接地問題

3.1 防止由保護接地引入的干擾

（1）接地體的設置。通常情況下都會將DCS系統的接地先連接到全廠統一的接地網中。但需要注意的是在接地點周圍不能存在大型的變壓器或中頻的電器設備。如果全廠的接地網絡不能滿足DCS系統接地的實際要求，或者有特殊的抗干擾要求，那么就應該單獨進行DCS系統接地。

（2）DCS的電源接地。如果DCS系統的供電電源是三相四線式的隔離變壓器或者UPS，就必須要保證其接地線是中線，這樣才能避免因為系統整體的負荷在不平衡的情況下造成相位或者電壓的漂移，從而對DCS系統的運行造成一定的干擾。但如果DCS系統的供電電源來自單相的變壓器或者UPS，而且DCS系統的保護地是與全廠的統一接地網連接在一起，那么系統的電源可以不接地，但是一定要采用浮空電源，這樣就能有效避免設備使用統一接地網而對DCS系統運行造成干擾；如果DCS系統的保護接地是單獨進行的，那么就要將其電源的零線與保護地連接在一起，這樣就能充分避免因為產生地電位差從而干擾DCS系統的正常運行。

3.2 工作接地問題

如果DCS系統工作接地出現錯誤，就會導致儀表的信號出現偏離，這樣不僅會影響DCS進行正常采樣還會影響DCS系統的指示，另外，信號偏離還會造成本安防爆系統的性能下降，鑒于此，正確的工作接地操作如下。

（1）接地電阻與要求不符造成的干擾。針對系統中的非本安防爆系統或者使用嚴格的隔離式安全柵的本安防爆系統，只要保證接地電阻不超過4Ω就能滿足系統實際的運行要求，但需要注意的是必須要將信號電纜屏蔽層以及多芯電纜中的備用纖芯與工作地銅排進行連接，還要將其與用來進行接地保護的匯流銅排單獨與 DCS保護地進行連接。如果安全柵采用的是齊納形式，那么要保證其工作接地的電阻不能超過1Ω。如果系統不能達到這一指標就可能會因為現場與控制室之間存在電位差而對變送器的信號形成影響，從而影響DCS系統的正常運行，設置會引發嚴重的安全事故，因此，可以通過將系統儀表的工作地進行匯總后將其與保護接地體進行連接，這樣就能使系統達到指標。

（2）不同的信號系統連接后造成干擾。針對系統中的非本安防爆系統或者使用嚴格的隔離式安全柵的本安防爆系統，如果要將其信號與DCS系統的公共信號地進行連接，要采取有效的措施將其輸入的負極進行浮空，這樣就能避免對DCS系統的信號顯示和輸出造成影響。

（3）接地電阻問題。DCS系統保護接地以及工作接地形式的不同其要求的接地電阻上限也不相同，因此在進行DCS系統接地體的時候一定要保證其與系統的實際要求相符合，同時還要綜合考慮各種影響因素。因為，接地體在工作的過程中會受到來自土壤、氣候等環境因素的影響，另外，灰塵或者接地接頭出現松動也會對接地電阻造成一定影響，導致接地電阻出現變化，從而對系統化的正常運行造成影響。針對這種現象，要定期對DCS系統的接地電阻進行測試，查看其是否能滿足系統運行的要求，這樣才能保證DCS接地狀態良好。

（4）接地回路多點接地引起干擾。接地位置不同必然會造成地電位差出現，而如果接地點超過2個，就會形成地回路，地回路會引發一個虛假的信號，該虛假信號會與儀表的測量信號疊加，從而對DCS系統的正常運行造成干擾。如果將一根導線屏蔽層的兩端分別接地會造成兩點之間形成一個電位差，從而與屏蔽層構成一個回路，從而再分布電容耦合的作用下對信號造成的干擾。解決上述干擾的措施：在進行系統工作接地的過程中一定要遵循單點接地的基本原則，而且還要保證信號回路的接地與屏蔽層的接地處在同一端，通常情況下都會采用將接地設置在控制室一側。而針對需要同時將信號源與控制端進行接地的儀表系統，在進行接地的時候要采用隔離配電器或者使用安全柵將接地點進行電氣隔離。

4 DCS安裝環境

一般情況下DCS室內的設備都會按照DCS實際的使用環境要求來進行配置，例如配置空調或者防靜電地板等。如果運行環境沒有達到DCS系統運行的要求也會對系統安全運行造成影響。甚至會影響DCS系統的使用壽命。

5 結語

綜上所述，我們相信在實際生產應用中只要克服影響DCS系統安全運行的干擾因素，那么DCS就可以安全、可靠、長周期地運行，即使DCS出現問題，也能得到及時處理。