张海涛 董勇勇

摘要：DCS集散控制系统又称集散控制系统，其优点是对分散的机电设备进行集中控制和管理，达到最大限度降低效率的目的。随着科学技术的飞速发展，该系统的应用越来越广泛。作为企业“換机、降低自动化”、智能化升级改造等产业政策的推行离不开DCS系统的应用，这是企业进入高质量发展阶段的必然趋势。由于DCS系统本身相对复杂，尤其是企业现场条件非常复杂和恶劣的环境，导致系统操作稳定性并不理想，所以DCS分布式控制系统故障的分析原因，采取有效措施，管理、DCS分布式控制系统的正常运行具有重要意义。

关键词：DCS集散控制系统;故障原因;运行管理

分类号：TP273

引言

DCS系统包括硬件结构、软件组态、网络、传感器和控制设备组成。目前，一些小的集中控制系统应用已在企业中广泛开展，如排水系统、皮带运输系统、供电系统等自动化应用，在减少人员、提高效率方面发挥了一定的作用。实现企业集中控制是今后的发展趋势。因此，DCS系统将在企业中发挥越来越重要的作用，需要企业高层管理者的重视。

一、DCS系统软硬件方面

1.DCS系统由专业厂家成套供应

它的硬件和软件共同构成控制系统的大脑，在控制系统的构建中起着决定性的作用。不同的DCS品牌价格和质量都很大，甚至一线品牌的DCS系统质量通过率也参差不齐。由于卡的元器件质量和设计问题，劣质产品的信号采集不稳定。在测试卡通道时，相邻通道之间的信号相互干扰，不能满足控制和连锁保护功能的要求。在系统双电源开关中，劣质产品不能做无扰动开关，存在严重的安全隐患。企业要实现高质量的发展，DCS系统不可缺少高质量的配置、稳定的安全供电、GPRS定时等配套设施要齐全。企业在成本控制上需要权衡利弊，对影响安全、系统功能、设备稳定性等方面的投资要有长远的眼光。

2.系统软件及组态方面

系统平台软件应具备稳定可靠的功能，包括以实时数据库为中心的数据检查、数据采集与处理、事故召回等功能。DCS的控制功能是通过组态实现的。厂家应该开发丰富的算法程序，包括顺序控制、PID控制、协调控制、非线性处理、执行器控制模块和各种定时、计数模块。成熟的模块开发不仅能保证配置界面的人性化，还能满足未来日益复杂的操作需求。当劣质产品中存在冗余服务器交换机时，现场设备误动;在配置方面，缺少复杂的算法模块，需要程序员花费大量的精力来编译测试，在安装配置时出现意外释放强制信号或删除历史数据等问题。

二、DCS系统网络及传感器方面

第一，DCS系统采用以太网技术和现场总线技术控制网络，相比DCS的神经系统。所有现场控制设备的网络，传感器信号通过I/O卡采集TCP/IP协议转换，DCS系统服务器、工程师站、操作员站等系统采用以太网连接，通过操作员站对分布式系统进行数据采集和控制。该故障主要体现在现场信号电缆数据采集上。为避免信号干扰，信号传输应采用屏蔽电缆，信号电缆应与电源线和强磁场设备保持一定距离，并按规范要求敷设。

第二，DCS系统强、弱电气设备有三种连接点，具体分为安全、系统和屏蔽，分别起保护人身安全、设备安全和抑制干扰的作用。信号线屏蔽层采用DCS机柜侧面屏蔽地的单端接入原则，避免不同地电位对信号产生的地电流的影响。不健全的单端接地、双端接地或错误的接地端子容易形成干扰，影响信号的采集和控制。

第三，现场传感器是DCS系统的眼睛，集中控制人员通过传感器了解工作状况，在组态编程中所有的连锁、保护、调节控制逻辑都取决于现场传感器，所以传感器的选择非常重要。传感器作为通用术语，其测量原理不同，传输的信号包括开关信号、模拟信号。其中模拟量通过不同级别的mA和mV数据传输信号。由于煤矿恶劣的工作条件，该传感器的精度和故障率都很高。在安装过程中，应综合考虑现场条件、传感器类型、IP等级、品牌质量等因素，最大限度地保证信号的有效性。

三、现场控制设备方面

DCS系统的最终目的是实现对现场设备的远程控制。因此，现场设备的控制是最关键的环节。DCS系统的应用是实现效率降低最关键的，这也要求现场设备执行指令的准确性。最常见的故障是现场设备故障，主要由设备质量问题和设备选型安装问题引起。由于现场工作条件恶劣，现场设备的IP级别选择需要满足需求，安装需要满足设备描述的要求。此外，日常维护需要加强。否则，现场设备拒收需要消耗专业维修人员大量的精力，不可能减少人员，提高效率。

四、常见故障及运行管理方面

1.DCS系统复杂、成套设备较多，作为电子产品合格率标准各有不同。

设备在采购和验收环节要注意，即使是一线品牌，质量参差不齐。因为DCS组态编程是一个不断改进的过程，所以采购专业技术人员要到厂家去学习，培养一批懂维护懂组态的技术人员。设备交付前，技术人员应在制造商对设备进行测试验收后交付设备。

2.后期维护、管理方面

DCS电子设备之间采用对讲机通信;维护人员定期检测I/O通道信号，发现问题及时更换I/O通道或卡。配置程序应定期保存。特别重要的是要注意，DCS系统为了防止病毒的入侵，上位机试图屏蔽USB通道，而备份和保存配置试图采取刻录CD的方式。现在很多企业为了方便需要，经常使用手机终端系统进行控制。出于安全考虑，建议设置权限管理，并记录各操作站的IP，便于事故追忆。

3.总结优化现场传感器布置及控制组态

随着现场工况的变化和控制要求的不断提高，配置也需要适应需求的不断变化，不断总结和优化现场传感器布局和控制配置。对于重要的保护、联动调节和易受波动干扰的信号，应采用多种方法控制其稳定性。例如，取三个模拟信号的中值和平均值，可以减小信号波动。同时，通过开关、模拟、视频监控和设备电流参数对工作状态进行了综合分析。操作前应由模拟手操作人员确认配置图，以避免出现错误信号等。DCS管理人员应建立配置编程记录台账，及时记录修改后的配置程序、领导批准意见，便于其他人员掌握情况。此外，DCS系统还应建立事故预案并准备备件。

结束语

综上所述，一个好的DCS系统需要从施工、日常维护、现场设备管理、高品质传感器的使用以及科学严谨的配置等方面进行细化。在实践中，根据使用经验和具体工况反复优化配置，最大限度地实现精确控制。企业应不断提高维护管理人员的业务水平，认真分析故障原因，做好运行管理工作，确保系统安全稳定运行。做好以上方面的工作，DCS系统就能产生巨大的效益，达到减少人员、提高效率的目标，为企业实现高质量发展。

参考文献：

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1851501705346