DCS控制系統在水泥生產線的故障分析及措施

戴志國,何桂平（蘇州中材建設有限公司，江蘇 昆山 215300）

0 前言

近些年，隨著國民經濟的飛速發展，科學技術的不斷進步，水泥產業的整體生產環境發生了巨大變化，不論在產品、技術、設備等各方面。水泥產業的發展見證了從傳統的機械運行、繼電器控制到現在DCS控制系統的整個過程，由于該系統受到外界因素的干擾，阻礙DCS控制系統的運行造成設備失控，嚴重干擾水泥產業整個生產線正常工作，解決干擾問題才能使水泥生產線順暢工作。

1 DCS控制系統概述

DCS控制系統以微處理器為基礎的分散控制體統，采用多層分級、合作自治的金字塔結構形式，通過微處理器和小型計算機對生產進行集中管理、分散控制的方式。該系統集傳統設備的操控和計算機集中控制的優點外，完全避開傳統機器操作性差和微型計算機系統危險性高的缺點。目前，DCS控制系統普遍應用在冶金、電力、制造業等領域中。在水泥生產企業的生產流程簡單易操作，水泥生產線的整個過程只需輸入指令，就可以按照流程自動工作，水泥包裝完成程序結束。

2 常見DCS控制系統干擾來源

2.1 空間輻射

水泥生產線中常見的空間輻射有電力網絡、電磁場、自然放電以及企業內部各種感應加熱設備等多種外界因素的作用下進行輻射干擾，在這種復雜的空間環境稱為空間輻射。若DCS控制系統在射頻工作環境中，更易受到輻射干擾，這種干擾的途徑主要通過內部電路感應和通信線路的外引線形成干擾，對DCS控制系統造成很大影響，同時輻射干擾是相互的，干擾與設備的位置、磁場的大小關系緊密，需要對通信電纜、DCS控制系統采用屏蔽手段進行保護。由于當前的DCS控制系統結構存在干擾因素，即選擇在線式不間斷USB供電電源或對變壓器進行隔離，利用外界優良的供電系統進行隔離，或實現接地系統的獨立性，阻隔可能存在的干擾因素。

2.2 電纜屏蔽與敷設技術

屏蔽技術主要是通過導電能力較好的金屬材料，減弱電纜輻射信號，當前水泥產業主要采用雙層屏蔽的方式對空間磁場輻射進行屏蔽。敷設技術一般采用良好的電纜，針對工作環境的不同，相應信號電纜類型的選擇也不相同，依據傳輸信號的類型對電纜進行敷設，需要注意的是動力線和信號線之間會存在干擾，需要隔離分開走線，進而達到抗干擾的目的。

2.3 信號隔離方法

在信號進入系統之前，應在根源上對信號線和地線之間通過接電容的方法，降低相互干擾的現象，并在系統內的信號干擾安裝濾波器，盡可能地降低信號接收、傳送過程中的外界因素干擾，但空間電磁干擾的因素比較多，機理也比較復雜完全消除是不可能的，應在DCS控制系統的設計入手，通過軟件的優化，組裝方式的改進來提升電控系統的可靠性。

2.4 設備選型及正確的接地線點

選擇優良的DCS控制系統，抗干擾能力會比較強，雖然設備成本會比較高，但從長遠角度考慮，今后的故障造成的經濟損失不可估算。設備接地線的主要目的一是為了安全，二是抑制干擾，因此，選擇正確的接地線點形成良好的地線環境，對提升整個電控系統的抗干擾能力起到重要作用。

3 案例分析

以某公司水泥生產線為例，一直運行比較穩定的電氣控制系統出現了故障，發生事故的經過：正常運行的原料磨系統，不知什么原因突然中斷，切斷現場通訊功能，原料磨系統的中控室停止工作，連鎖反應其余設備也是如此，各崗位人員對其設備、監控和現場等進行查看，發現收塵器已經停止工作，事故現場損壞嚴重，除了照明系統和受高壓電控制的設備正常運行外，其余低壓控制的設備基本都停止工作了，現場指揮人員立即啟動應急預案，將高壓控制的設備進行分閘操作。此次事故造成了嚴重的損失，①由于突發情況崗位人員經驗不足，沒能第一時間進行有效執行方案。造成立磨雖然在運轉，卻沒有原料的進入，空磨運轉很長時間致使磨盤由于擠壓產生裂紋；②高壓設備大部分需要電機油進行潤滑工作，干轉時間長造成兩臺電機零件損壞；③緊急停止高壓設備燒壞高溫看火鏡頭。

事故現場分析：低壓控制的設備全部停止運行，高壓控制的設備全部運行正常，當中控室發生故障，低壓設備不能啟動，高壓設備不能及時停止，所有設備處于失控狀態。本次故障發生具有特點性，需要我們弄清楚電控系統發生故障的原因。

事故原因分析：通過電氣控制的基本原理可知，低壓設備失去控制，高壓設備卻正常運行，顯然是通訊模塊損壞造成的，進一步檢測可知只有FI830F模塊出現故障時，才會造成信號到達中控傳輸中斷，信號進不來也傳不出去，并且廠區所有信號不能正常傳輸，由于高壓設備和低壓設備控制原理的不同，所以才會出現高壓設備仍能正常運行，但卻不能及時關閉。當前DCS控制系統的優點顯著，受到水泥生產企業的青睞，操作員一臺電腦可以控制所有設備的操作，但是也存在隱患，DCS控制系統一旦出現故障，將會造成水泥生產線大部分設備停止運行，不僅損壞設備還會造成嚴重的經濟損失。

防止故障發生的有效措施：針對所有設備失控的狀況，應先保護高壓設備在運轉不能停的情況下不受損壞，在低壓設備供給高壓設備之間加硬連鎖，對高壓設備實行分閘，若低壓設備發生故障后，高壓設備自動跳閘以免電機部件損壞。

4 結語

通過上述DCS控制系統的干擾因素及案例分析可知，解決DCS控制系統干擾因素和模塊故障的發生后的應對方法，對水泥生產企業的發展至關重要，企業應從設備的選型和后期的維護中下功夫，制定有效的抗干擾因素，若電氣系統一旦出現故障對企業造成的損失不可估算，改造、優化設備現存的缺陷是當前急需解決的，以保障水泥產業穩定發展。