電氣自動化DCS系統的安裝調試及故障處理

許昂?劉瑾瑾

摘 要：本文首先就電氣自動化DCS系統的概念進行闡述，并分析了其在安裝、調試環節的相關技術要點，最后基于個人經驗，分析了DCS系統的故障處理方法，希望能夠為從事相關工作的人員提供一定有價值的參考。

關鍵詞：DCS系統;安裝;調試;故障處理

在電氣自動化當中，DCS系統是其中的核心部分，是保障電氣設施高效穩定運行的重要前提，因此，掌握DCS系統的安裝調試技術要點，并學會相關的故障處理技術，是相關工作人員必須要掌握的技能。

1 DCS系統的概念

DCS系統，其本質是一種結合了計算機技術、CRT技術、通訊技術以及控制技術的集散控制技術。DCS系統通常由工程師站、操作站、控制網絡以及控制站構成。在此之中，工程師站的功能是為系統維護人員和技術人員服務，理論上來講，工程師站的權限極高，一般的操作人員無權限。在DCS系統應用過程中，展現出了穩定性強、控制能力好、操作簡便、人機界面交互感優秀等諸多優點。當前，在全球范圍內，DCS系統非常多見，例如國際上比較有知名度的霍尼韋爾、艾默生、費希爾DCS系統，以及國內自主研發的浙大中控、北京和利時等。

2 DCS系統安裝環節技術要點

在DCS系統安裝環節，可以將其劃分為軟件安裝和硬件安裝兩個板塊。其中，針對軟件的安裝主要是將系統軟件裝入到指定計算機當中，之后根據電力自動化技術要點，進行組態、編譯，令其符合生產需要。而硬件的安裝則相對較為復雜，主要涉及有以下幾個方面。

1）儀表柜的安裝技術要點。在儀表柜安裝的過程中，對現場環境條件有一定要求。如舍內整潔度、濕度、電氣土建施工是否完成等，針對購買的儀表設備，安裝人員首先應進行開箱檢測，在檢測之前，必須要設備管理部門和采購部門的工作人員同時在現場，確認部件來自招標工程當中，在檢測完好，三方均無異議后再進行登記簽字，并保存相關文件。在正式進行配件柜的安裝作業時，應先進行底座安裝，通常情況下，底座是由精鋼制作的，在安裝的過程中，需要有經驗的焊工進行配合，保障在焊接作業的過程中鋼槽不發生形變，同時底座和室內的距離滿足原有的設計要求。在焊接完成之后，需要檢測槽鋼是否發生形變、是否焊接位置出現毛刺等，做好防腐蝕處理。

2）接線技術要點。接線可以劃分成柜內接線和施工現場柜內連線兩種操作，柜內接線筒倉使用多芯屏蔽軟線，目前國內較為常用36芯或16芯，在接線之前，必須要檢測導線上數字標注是否清晰。從現場到控制柜的線纜通常使用1.5mm的阻燃屏蔽電纜，這種電纜通常線芯顏色為黃綠或藍綠色，因為現場測量和控制量數量較多，所以在柜內接線操作整體比較復雜，需要工作人員在接線的過程中不對絕緣層造成損害，避免出現異常故障。在接線完成以后，工作人員還需要進行校對處理，若此時計算機組態完成，也可以基于計算機所顯示的數據進行校對。

3）接地安裝技術要點。DCS系統中，其儀表接地可以劃分成系統接地、交流保護接地以及安全接地三種類型，其中系統接地對技術要求最為嚴格，阻值需要控制在1歐以內，通常是在遠離電氣接地的室外進行地極搭接，并使用扁鋼進行焊接（建議采用氬弧焊的方式）。其他接地對阻值的要求均為4歐以內，儀表接地質量的優劣，將會對檢測結果帶來直接影響，因此施工人員應基于現場實際狀況，開展相關工作。

3 DCS系統調試環節技術要點

在DCS系統安裝完畢之后，便需要進行調試工作。整體來講，針對DCS系統的調試大體可以劃分成兩個部分，即模擬回路調試和數字回路調試，接下來本文就對這兩部分內容調試的技術要點進行分析。

1）模擬回路的調試。把DCS系統控制系統開啟，之后啟動回路測試軟件。工作人員從顯示器所呈現的畫面中，便能準確發現模擬儀表的測量情況（包含測量值顯示、數據圖像的繪制等），并且還可以觀測到控制回路當中的各種數據。同時工作人員可以針對控制方式、數據、給定值等在一定的權限范圍內進行更改。值得注意的是，在進行回路調試的過程中，現場工作人員除了需要就顯示屏當中所呈現的內容進行關注以外，還需要對儀表執行過程中所涉及的相關機械設備的運行狀態進行檢測。

2）數字回路的調試。DCS系統中的數字回路，是指電氣設備的啟動、停止、預開啟以及運行狀態和儀表盤數據的調試等過程，在這一環節當中，必須要有電氣設備技術人員和相關技術人員共同在現場進行協同合作。在設備進行首次啟動時，必須要經過機械維修人員、技術人員和電氣工作人員的認可，這樣方能進行機電調試。為了預防在這一過程中出現意外情況，數字回路的調試應選擇點動的方式，在電動趨向于穩定狀態后，才能夠對其他設備進行開啟和加速。因為電氣設備之間存在有連鎖關系，所以在設備調試的過程中，經常會發生電路和兩位閥不能正常啟動的現象，此時就需要對自動控制連鎖開展分析，直到連鎖得到解除以后，才能夠采用手動的方法進行調試。

4 例談DCS系統的故障及排除

筆者認為，DCS系統故障可以劃分為硬件故障和軟件故障兩種類型。其中軟件故障多半是組態故障或程序出現BUG而形成的故障，其中組態故障在DCS系統中比較多見，基本上都是因為涉及人員輸入組態出現錯誤所導致的，通常DCS系統的軟件中都可以對故障進行分析，觀測是哪一步出現錯誤。值得注意的是，程序故障通常都和工藝連鎖之間存在關聯性，因為工藝對控制沒有達到應有的要求而出現故障;硬件故障就是控制器、電源、相關模塊等所日常運行過程中所出現的故障（涵蓋有現場線路的故障），其中電源故障通常是因為電力提供的回路出現跳閘、儀表電源柜跳閘、24V電源故障、UPS故障等原因所導致。線路故障，通常是因為接線端子處出現松動、現場導線毀壞或者現場儀表設備出現故障所導致的。卡件和模塊故障，通常是元器件自身質量和使用過程中操作不當所導致的。

接下來，筆者就日常工作中遇到的某一真實案例開展分析。

案例分析：某企業使用的是DeltaV控制系統，在進行檢修確認無誤后開啟，此時，工藝操作人員突然發現很多油罐的溫度均達到了儀表顯示的極值，同時本來應該顯示成綠色的字體變成了紅字，并且發出閃爍警報，在這一情況下，馬上通知了維護工作人員和儀表管理人員。

故障的判斷和排除：首先，工作人員需要盡快確定是計算機系統（涵蓋儀表控制柜當中的接線和卡件部分）的故障還是現場環境因素造成的故障。經檢測，工作人員并未發現計算機軟件存在有任何問題，但是，使用萬用表測有關線路的溫度顯示為極值的電阻時發現，電阻存在問題。所以現場工作人員及時就這些電阻進行了更換，最后就被替換下的電阻進行檢測后發現，其中一個電阻的絕緣損害，金屬導線接觸到了線路中的鍍鋅保護管發生接地，在進行電阻更換處理后，DCS系統完全恢復了正常。

5 結束語

整體來講，針對DCS系統的安裝、調試以及故障檢測和排除，是保障該系統順利運行的重要前提，因此，有關工作人員必須要對此項工作高度重視，只有這樣，才能讓DCS系統在使用過程中發揮最大的作用，為相關企業帶來更加豐厚的經濟效益。

參考文獻

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[2]馮浩.電氣自動化DCS系統的安裝調試及故障判斷研究[J].中國石油和化工標準與質量，2018，38（21）：135-136.

[3]江安倫.基于DCS的造紙自動化控制系統的設計與實現[D].上海交通大學，2010.

作者簡介

許昂（1992-），男，漢族，山東日照市，本科，初級工程師職稱，研究方向：電氣工程及其自動化。

劉瑾瑾（1987-），女，漢族，河南周口市，本科，初級工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。