淺談化工企業DCS系統應用與運維的標準化

摘 要：現代科學技術的發展使工業的自動化、信息化水平越來越高。集散控制系統（DCS系統）是一個綜合控制系統，它廣泛應用于工業生產中。在化工企業中應用DCS系統技術可以降低化工企業的風險，借助該系統實現智能控制，大大提高生產效率。化工企業DCS系統生產中仍存在一些問題，需要進一步改進。文章對DCS系統進行了研究，分析了DCS系統在化工企業中的應用及存在的問題，以及如何對其進行改進和優化，以促進化工企業的發展。

關鍵詞：DCS系統;化工企業;運行維護;標準化

一、 DCS系統概述

（一）DCS系統介紹

DCS系統的全稱是Distributed Control System，中文名稱為分布式控制系統或集散控制系統，是一種新型的計算機控制系統，它集網絡、控制和計算機技術于一身。在生產過程中不止一個控制點，DCS系統可以通過多個控制器連接網絡，從而達到數據交換的目的，實現對各控制點的控制。DCS系統包括硬件系統和軟件系統，集散控制系統級和控制管理級是DCS系統的關鍵組成部分。近年來，在與集散控制系統相關的領域，尤其是在電力、冶金、石化等行業，出現了許多新的發展。

（二）DCS系統對化工企業的意義

化工生產中加工工序復雜，每一道工序都關乎著生產效益，且化工化工行業的原材料較為特殊，對安全生產的要求更高。目前，大多數化工企業采用集散控制系統作為過程生產監控的重要組成部分。集散控制系統的質量不僅關系到化工生產的效率和穩定性，還與生命財產安全密切相關。如果集散控制系統發生故障，整條生產線都可能癱瘓，導致停工事故。DCS系統可謂化工生產的命脈，只有其穩定運行，才能保證化工企業的正常運營。

二、 DCS系統應用中的常見問題及故障分析

（一）應用問題

1. 安全問題

雖然DCS系統自身具有一定的抗干擾能力，但在實際工作中處理器安全問題也頻繁發生。如果由于系統初始化錯誤或配置不合理而出現抗干擾故障，將不可避免地影響系統的運行。

2. 通信問題

隨著DCS系統在化工企業中應用范圍的不斷擴大，系統的通信量也在不斷增加。在集散控制系統自身的影響下，通信信息容易受到一些外部因素的影響，無法保證通信的穩定傳輸，嚴重時還可能引發安全事故。

3. 應用接地和雷電保護問題

外部環境因素容易導致DCS系統失效，雷擊、電磁干擾、靜電等都會對DCS電子元件的正常工作和使用壽命產生非常不利的影響。為了保障DCS系統的抗干擾性，必須科學合理設置DCS系統的接地裝置，此外還應采用符合標準的絕緣線、安裝防雷裝置等有效的防雷措施。

（二）常見故障分析

DCS系統的常見故障主要包括系統運行故障和零部件故障。

1. 系統運行故障

包括UPS故障、模塊故障、內部灰塵擠壓等。下面通過具體案例進行說明。2013年4月，一家化工企業的選煤車間發生了停工事故。后來發現停機是由于分散控制系統中不間斷電源的故障造成的，直接導致供電不良，系統因失去可靠的供電而自動停機;2013年10月，某石油加工企業6.6T/d產油試驗項目中，DCS系統加氫裝置突然報警，1號反應器溫度值無法顯示，其余運行正常。經技術人員檢查，發現1號反應器模塊配置異常，導致集散控制系統異常。

2. 零部件故障

集散控制系統除了軟硬件系統外，還包括許多分散的小部件。因此，由組件問題導致的系統故障經常發生。例如，在6.6t/d煉油試驗項目中，經過幾年的使用，發現DCS系統故障頻繁，操作站故障率突出。操作臺改造后，系統再次進入正常運行狀態，這是一種典型的由部件引起的系統故障現象。

三、 化工企業DCS系統應用與運維的標準化策略

（一）確保DCS系統設計和安裝的質量

項目前期的設計、安裝和施工將對集散控制系統的整體穩定性產生很大影響。如果在集散控制系統中增加中間繼電器和安全柵，雖然會增加整個項目的投資，但也能保證集散控制系統硬件的高安全性，有效避免因在集散控制系統中引入強信號而造成的卡損現象;受設備、網絡和接地集散控制系統的安裝等因素影響，集散控制系統的通信穩定性會發生變化。此外，為了有效地保護整個集散控制系統的硬件，特別是保護通信相關部件，必須做好防雷工作。

（二）加強日常維護工作

在集散控制系統的具體應用中，工作人員必須做好日常維護工作，并通過日常維護或優化，進一步保證集散控制系統的穩定運行，充分發揮自身的作用。基于此，應做好以下幾點。首先，應進一步完善集散控制系統的管理體系，確保集散控制系統管理的有序發展。其次，要控制集散控制系統的溫度，特別是對化工企業來說，要進一步保證集散控制系統的環境溫度，并保證室內外環境溫差不超過±5℃。只有這樣，我們才能保證系統順利運行的良好環境。第三，應重視集散控制系統的防塵措施。一方面，工作人員應定期或不定期清潔房間或系統，以進一步減少灰塵對系統的干擾，更好地滿足當前的需要。另一方面，其他環節的維護工作也要做好。例如，工作人員應確保接地系統的電阻在相應的范圍內，一般小于4伏，確保系統有良好的防靜電和屏蔽措施，并最大限度地發揮系統本身的功能。

（三）做好預防維護工作

為了避免因氣候或灰塵等外部因素造成的DCS系統的異常運行，必須加強預防維護工作。集散控制系統的使用生命周期很長，所以必須制訂標準化的養護方案，對運行環境進行檢查和調試，對設備運行狀況進行監控，掌握系統運行的實時信息，有效杜絕安全隱患發生。此外，應經常對集散控制系統進行檢修，主要包括兩個方面：一是系統冗余測試，主要是對冗余電源、服務器、控制器等關鍵控制設備進行系統測試。同時，有必要通過斷電的方式檢查操作站和控制站。二是系統供電線路維護，在對大型設備進行篩選后，要逐一檢查供電線路，測試不間斷電源的供電能力，并實施放電操作。

四、 結語

綜上所述，DCS系統在化工企業中的應用越來越普遍且發揮著重要的作用，極大提高了化工生產的自動化水平和生產效率。確保DCS系統運行的穩定性、安全性，做好日常維護和預防維護故障，減少故障發生，有利于我國化工行業的穩定發展。

作者簡介：

張俊杰，沙索（中國）化學有限公司。