自动化仪表DCS 常见故障及应对措施

2020-11-26王波

商品与质量 2020年49期

王波

威海中玻科技有限公司山东威海 264200

根据自动化控制在生产企业生产活动中的实际应用需求，要求必须针对自动化仪表DCS 常见故障进行探索，并提出针对性的解决措施，才能确保各生产企业整体生产的效率和效益需要，实现生产经营可持续化发展。因此本文将以玻璃生产厂为例，从玻璃生产中常见应用的GE DCS、和利时DCS、霍尼韦尔DCS、华文DCS等着手，对DCS 控制过程中常见故障进行归纳并提出有效的应对解决措施，为实现玻璃化工企业产品质控和安全生产提供帮助[1]。

1 DCS 系统概述

DCS 即集散控制系统，是英文Distributed Control System 的缩写，属于第四代的工业控制系统，也称分布式控制系统。它是一套集数据库、计算机、网络、信息技术和自动控制技术为一体的工业信息技术控制系统。其主干网络、卡件和DPU 通讯、电源等都是双冗余，因此DCS 控制具备的较高可靠性，友好人机交互界面、系统开放性好以及组态、维护方便等特点，深受各行业的青睐。

2 DCS 系统常见故障

DCS 是一种结合了多种技术的复杂控制系统，虽然它的可靠性较高，但由于实际环境、人为因素硬件、软件等原因，在实际的应用中，系统偶尔也会出现故障。

2.1 环境或人为因素导致DCS 故障

环境因素包括很多如温度、湿度、灰尘等。控制室环境温度过高，控制柜内风扇散热不良，高温会导致控制器工作不稳定，当柜内温度超过55 度时，不仅会影响元器件的使用寿命，还会造成实时画面数据停止刷新，程序执行也会出现异常；环境湿度过大导致卡件等生锈接触不良。个别卡件数据无更新，DPU 主副空经常切换等现象；环境灰尘过多，首先影响的卡件端子板电路板的散热，导致系统运行缓慢，还会产生短路接触不良等问题；人为因素主要包括操作人员误操作或者设定数据超出范围等，仪控人员不熟悉工艺流程盲目检修拆线影响信号输入输出导致程控异常停止等[2]。

2.2 硬件设备导致DCS 故障

硬件故障包括系统硬件故障和设备故障，系统硬件一般指DCS 的I/O 卡件、端子板、DPU 控制板、交换机、上位机等发生损坏造成的故障，由于I/O 卡件、端子板等都可以带电插板，DPU双冗余控制，因此一般不会产生严重的后果。而上位机或交换机发生故障时，系统仍可正常运行，控制的输入输出信号也保持正常，只需将有故障的设备尽快检修即可。设备故障指现场温度、压力、流量、阀门等设备信号出现短路、断路、串入电压等导致卡件损坏，引起DCS 故障。

2.3 控制软件或程序导致DCS 故障

软件包括系统软件和程序应用软件，一般在调试阶段容易出现，尤其是应用软件程序复杂，运行量大，较容易出现故障，这要求调试人员和仪控维护人员要认真观察异常现象及时查找问题。运行阶段出现故障一般由于程序判断条件不充足导致。调试时各种复杂条件没有考虑周全，当实际运行后，偶然出现一种新的判断条件时，就会导致程序在某种运行状态下停止。因此在编程时要熟悉工艺流程，多和操作工交流，不要遗漏容易忽略的条件。

2.4 干扰问题导致DCS 故障

DCS 控制系统的干扰故障通常就是系统的接地问题，一般DCS 系统不明原因的死机就要考虑干扰问题。由于一般控制室内除了DCS 控制柜外，还有其它大功率设备的控制柜。因此要严格执行屏蔽与接地要求，保持DCS 柜与其它控制柜、底座绝缘，并且DCS 的接地电阻一般要求小于1 欧姆。一些DCS 输入信号如温度、压力、流量等检测信号干扰来源主要有电磁辐射干扰、磁场耦合干扰、直接传输干扰等，因此系统的信号线不要从干扰源附近敷设，以防止干扰信号串入系统。

2.5 电源问题导致DCS 故障

一般DCS 系统都是双冗余电源，当一路电源失电后可以无扰动切换到另一路电源供电，以保证控制系统的持续供电，因此DCS 系统进电要求是两路不同的电源。最好一路是UPS 供电，一路市电。因UPS 能在电网波动时稳定电压，电网断电时使用自身配置的电池为DCS 负载供电，还能抑制电网的谐波干扰、电压瞬间跌落、电磁干扰等，可以为DCS 系统提供稳定、波形纯正的电力供给。

3 DCS 故障处理办法

3.1 制定DCS 系统的日常巡检和故障排查

DCS 系统的运行管理是指仪控维护人员需要对系统进行日常的巡检，包括计算机系统网络检查、DPU、卡件运行指示情况、控制柜温度、定期清灰等。当现场需要增加设备或修改参数时，进入组态前一定确认好系统状态，备份好修改前后组态信息，且保证修改过程不影响其它程序的正常运行[3]。

3.2 增加合理抗干扰措施

首先应该对DCS 系统进行良好的接地。最好安装专用独立的接地网，接地周围15 米不要有避雷地的接入点，接地电阻至少要小于4 欧姆。DCS 控制柜与周围其它控制柜保持绝缘。仪控信号电缆要采用屏蔽电缆，这样对抗干扰性实行双重保护，电缆的内层铜丝编织层全部汇集到DCS 控制柜的接地母排上接地，防止形成闭合回路干扰。

3.3 制定严格的操作管理制度

对于一些企业如玻璃生产行业，都是连续生产的，因此必须要求操作工和相关仪控、设备、电气、工艺等相关人员详细了解车间工艺流程，不能出行低级的误操作，当现场设备或DCS出现故障时，首先首先应切换到对控制程序影响最小的方式来控制，如自动控制可切换成手动控制，连锁控制可断开连锁，尽快查找故障原因直至恢复正常。