文/祖博

DCS系统可靠性与抗干扰性的提升策略

文/祖博

DCS系统（集散控制系统）是目前化工、电力、冶金等行业过程控制的主流系统，应用十分广泛。我公司自备热电厂采用艾默生公司的Ovation DCS系统，系统的可靠性和抗干扰能力直接影响机组的稳定运行。本文对DCS系统的可靠性和抗干扰性进行了全面的分析，总结出一些提高DCS系统可靠性和抗干扰性的策略。

DCS控制系统 可靠性 抗干扰性

随着科学技术和计算机控制技术的迅猛发展，DCS控制系统越来越成熟，已被广泛应用于工业生产的各个领域。对于我公司自备热电厂来说，DCS系统就是锅炉和汽机的大脑，其运行的可靠性直接影响着机组的稳定性。因此，要不断提升DCS系统的可靠性和抗干扰能力，降低DCS系统发生故障的频率，从而保证生产装置的安全稳定运行，降低生产成本。

1 影响系统可靠性分析与提升策略

DCS系统的可靠性与DCS本身的质量、使用环境、运维水平有关。DCS系统发生故障是不可避免的，不管多先进的系统都会或多或少的出现，因此，只有通过精心调试和细心维护才能减少故障现象发生。引起故障的原因各种各样，要分析这些原因并采取预防措施，才能提高系统的可靠性。以下阐述了几种故障的原因和解决办法。

1.1 通讯故障

（1）目前，DCS系统多采用双绞线进行数据通讯，双绞线两端的RJ-45接头的故障率很高，特别容易出现接触不良现象。为保障通讯质量，在压制好RJ-45接头后，一定要用校验器校验两端接头，确认双绞线的8芯全部通畅良好，这样才能保证通讯正常。

（2）通讯负荷过重也会引起通讯故障。这个现象比较少见，一般生产装置运行操作不频繁时通讯正常，而操作过多时，容易引起网络堵塞。在项目初期进行逻辑组态时，严格控制各控制器负荷率，保证数据通讯余量，这样由于通讯负荷过重引起的系统死机故障就会减少。

1.2 计算机软件故障

DCS控制系统的操作员站、工程师站、历史站都是基于计算机系统平台运行的。在计算机系统中，软件的可靠性比硬件的可靠性占有更重要的位置。软件故障主要来源于系统软件故障和应用软件故障。

目前，主流DCS系统都运行在Windows操作系统平台上，Windows系统比UNIX系统更容易死机。一是操作系统本身的稳定性，而且Windows系统是各类计算机病毒的主要攻击对象，通过USB接口拷贝文件时最容易感染计算机病毒，必须在技术上大力防范，同时加强人员管理。二是DCS系统工程师站是服务器结构的，系统运行时长期读写硬盘，使得硬盘产生文件碎片，垃圾文件逐渐增多，硬盘空间逐渐变小，严重的会造成硬盘出现坏道。建议，定期对工程师站进行文件清理和磁盘整理。做好项目备份，以备发生硬盘故障时快速恢复。

1.3 环境引起的故障

安置DCS系统的电子间环境因素会引起DCS系统故障。由于空调制冷情况不好，电子间温度升高，导致系统硬件因为温度过高保护动作，系统停机，从而引起装置停车，问题就严重了。因此，要保障电子间的环境温度，一般认为环境温度在19～26℃为宜。温度过高不好，环境温度大于29℃时，柜内温度比较高，对系统硬件造成危害。温度过低则会引起空气结露，也会引起系统硬件故障。电源、柜顶散热风扇的正常运行也是保障DCS系统硬件正常运行的必要条件。要定时进行专门检查和更换处理。

灰尘处理不能小觑。DCS系统硬件内部落入过多的灰尘会造成芯片散热能力变差，集成电路管脚之间绝缘能力下降。在实际工作中曾发生过此类情况，控制器中某些板卡工作不正常，清理积灰后，板卡又恢复如初，运行良好。所以，要在装置停车检修期间，对DCS系统硬件进行清灰作业，以保证硬件运行稳定。

2 影响系统的干扰源分析与抗干扰措施

影响DCS系统的干扰源即造成干扰的因素和来源，大多产生在电流、电压剧烈变化的位置，电荷的剧烈移动产生了干扰源。干扰源一般分为外部干扰和内部干扰。

2.1 外部干扰

DCS系统是由复杂集成电路和机械部件组成的电子系统，所处复杂环境对其产生的干扰不容忽视。如大功率电气设备、无线通讯设备、雷电等气象变化等都是外部干扰源。

外部干扰通常来源于工作环境和自然环境。来源于工作环境的干扰因素如功率较大的电气元件、连接电路的导线产生的电磁场，发射的信息和通讯信号无线电波干扰、雷电弧光放电等干扰都属于自然干扰，是由天气的温度和湿度等变化所引起的。

2.2 内部干扰

运行稳定的DCS系统有良好的机柜、电源分配模块、转换板等设备的接地设计、各模块间有良好的电磁兼容性、双绞线传输信号可以消除电磁干扰、信号屏蔽线可以防止静电干扰、良好的供电措施等等，这些抗干扰技术的应用都保障了DCS系统具有较强的抗干扰性。

3 DCS系统性能提升策略

（1）认真做好DCS系统日常检查工作，将隐患消灭在萌芽之中，防患于未然，掌握系统的运行状态，建立运维记录，总结经验。

（2）加强DCS系统软件管理与维护。定期对DCS系统进行软件维护和数据库备份，及时处理服务器上的垃圾文件，保证系统运行顺畅。

（3）制定合理的检修周期，配备合理的备件种类。在机组停车大修时，全面、彻底的做好系统维护工作。例如：硬件卫生清扫、接线端子螺丝紧固、UPS供电能力测试、电源线路检查、系统接地检查、冗余切换试验、通讯环网冗余测试、项目备份、系统垃圾清理等工作。

4 结束语

本文通过对影响DCS控制系统安全稳定运行因素进行了分析，并从DCS系统可靠性和抗干扰能力两大方面阐述了提升系统整体性能的策略。DCS系统的可靠性和抗干扰能力直接影响到企业的安全生产，提高DCS系统的整体性能，通过自控系统维护人员不断的钻研实践，不断提升企业的自动控制水平。

[1]向立清.对电厂分散控制系统抗干扰措施的讨论[J].中国科技财富,2009(09).

[2]肖敦哲.电厂DCS控制系统的可靠性和抗干扰下探讨[J].理论与探讨,2012(10).

[3]上海艾默生公司.《OVATION控制系统说明书》

作者单位吉林燃料乙醇有限公司 吉林省吉林市132101

祖博（1984-），男，吉林省吉林市人。2007年毕业于长春工业大学，工程师。