DCS集散控制系统故障分析及维护管理-论文网

DCS集散控制系统故障分析及维护管理

彭建国 包巨南

摘要：近年来， DCS集散控制系统的应用领域在不断拓展。与普通的电器产品一样，DCS集散控制系统在长期使用和运行中也有可能因外界或自身因素，而出现不同类型的故障，影响到系统的整体运行效率和质量，因此，在加强对于DCS集散控制系统故障分析及维护管理的研究是十分必要的，而且是保证生产作业顺利进行的重要基础。

关键词：DCS集散控制系统；故障分析；维护管理

DCS集散控制系统的核心部分是微处理器，在系统中使用的技术类型主要包括：计算机技术、通讯网络技术、CRT技术、测量控制技术、信号处理技术、以及人机接口和图形显示技术等。与传统的半自动或自动化控制系统相比，DCS集散控制系统在控制、操作、安全、数据处理等方面的性能较为优越，尤其适用于大型工矿企业的生产自动化体系构建和改造。DCS集散控制系统的广泛应用，不但有效提高了生产和管理的效率，而且推动了我国生产自动化的发展水平，因此，在DCS集散控制系统的运行和管理中，一定要加强故障分析和维护管理，进而才能保证其安全、平稳运行。

1DCS集散控制系统的常见故障

目前，在国内使用的DCS集散控制系统中，常见的故障主要表现为：软件故障、网络故障、操作故障、电源故障及外界干扰故障等，系统管理和维护人员只有对于各类故障的特点进行深入的了解，才能保证故障分析方法的合理选择与应用，进而将系统故障的发生率控制在最低范围。

1.1软件故障

DCS集散控制系统中应用的软件主要包括：工程师站软件、服务器软件、组态软件、操作员站软件等，由于系统中各部分软件的供应商不同，而有可能导致在系统的整体运行中出现不同软件发生冲突的现象，进而导致系统的整体运行受到严重的影响。

1.2网络故障

DCS集散控制系统自身就是一个微型的网络系统，因此，在实际操作和运行中出现网络故障的几率也相对较大。目前，在国内应用的DCS集散控制系统大部分使用工业以太网，引发网络故障的原因主要表现为：网卡故障、线路接触不良、协议错误地址标识错误、软件故障及通信设备故障等。

1.3操作故障

DCS集散控制系统的操作故障主要是由于人为因素造成的，具体表现为：1）系统过程通道硬件自身故障；2）操作员站软件存在缺陷或设备负荷过重，导致不响应；3）系统的负荷率过高，导致系统不能正常工作。

1.4电源故障

DCS集散控制系统的电源故障主要表现为：1）保险配置不合理或者无电压输出；2）备用电源不能无扰切换。电源故障的诊断主要是根据状态灯的亮灭情况，以及输出电压的稳定度。

1.5外界干扰故障

外界干扰是导致DCS集散控制系统出现故障的主要因素，尤其是大型电力、电子设备的信号干扰尤为严重。另外，大功率手机、对讲机等通信设备对DCS集散控制系统造成的干扰也不容忽视。

2DCS集散控制系统故障分析方法

当DCS集散控制系统出现不能正常运行的现象时，系统管理和维护人员应采取科学的方法进行故障分析，以便及时组织专业技术人员对系统故障进行维修。目前，国内在DCS集散控制系统的运行管理中，常用的故障分析方法主要有以下几种：

2.1离线法

离线法是指通过拔出DCS集散控制系统的元件板来查找故障原因的方法，这种分析方法操作较为简单，主要适用于总线结构的DCS集散控制系统。当DCS集散控制系统出现报警或“钳死”等异常现象时，系统管理人员可以依次从总线上拔出卡件板，并且每拔出一块卡件板时认真观察和记录DCS集散控制系统的运行状态，当一系统报警或异常现象消除时，即可判定出现故障的具体位置。

2.2在线测试法

在静止状态时，DCS集散控制系统元件板上的元器件故障并不表现出来，只有使用专业的仪器进行相关参数的测量，才能确定系统在静止状态下的故障类型和具体位置。DCS集散控制系统故障的在线测试法正是利用了元件的动态性能，通过动态分析法来寻找故障原因，但是在进行故障分析前必须保证DCS集散控制系统元件在静态状态下能够工作正常。

2.3观察法

观察法进行DCS集散控制系统故障分析最为简便的方法，可以利用眼、耳、手、鼻等器官来直接观察所检修的模块。系统管理和维护人员利用眼睛观察元器件有无发热而变色或烧坏的现象；用耳朵听有无异常声响；用鼻子闻有无焦糊的异味；用手摸元器件有无过热、松动虚焊等故障现象。观察法只适用于较为简单的DCS集散控制系统故障分析，而且不能将其作为最终的分析结果。

2.4代入法

DCS集散控制系统故障分析中，代入法的应用较多，其主要操作流程为：在寻找到故障原因之后而又无原型号组件时，可以采用参数能满足使用要求的其它型号组件代用。代入法的应用只能保证DCS集散控制系统的短期正常运行，在找到原型号组件后应及时更换代用组件，以防止出现严重的系统故障和安全事故。

2.5加温法

在检修DCS集散控制系统卡件板时，时常会发现电路板上电后一段时间元器件温度升高就出故障，而下电检测时又一切正常，即所谓的热稳定性差。遇到这种DCS集散控制系统软故障时，一般可以采用加温法来帮助寻找故障原因，具体操作流程为：采用电烙铁或电吹风对温升较高或者经分析有疑问的元器件进行适当加热，使其表面温度升高，加速这些热稳定差的器件重现故障就可以很快判断出故障原因。

3DCS集散控制系统的维护管理措施

DCS集散控制系统的造价较为昂贵，而且其精密性、灵敏性要求也相对较高，因此，在DCS集散控制系统运行中，加强日常的维护管理是极为重要的，而且有利于降低系统的故障率，更好地发挥其实用性和安全性。

3.1DCS集散控制系统软件的备份是不容忽视的维护管理项目之一，应用软件必须及时备份，对极小的改动也要做出相应的记录；对数据库的修改同时要保存到工程师站，还应保存到软盘或其他硬盘上。但注意备份磁盘不应超期使用，以防数据丢失。同时，应加强软件检查与功能试验，应按照计算机设备的通用方法检查，主要是检查各级权限的设置。

3.2保持DCS集散控制系统运行的卫生环境，定期对相关设备进行除尘，否则会由于散热问题而导致设备故障，引起仪表信号接触不良，影响正常安全生产。

3.3控制室内温度变化应控制在5℃以内，避免温度过高引起设备故障，最终导致损坏，因此，应该在机柜内安装风扇，以便良好散热。

3.4DCS集散控制系统控制站对接地有严格的要求，为了保证电磁屏蔽的效果，也为了操作人员的安全，机柜的接地必须可靠，接地电阻必须控制在4欧姆以内。

4结束语

总之，在DCS集散控制系统的故障分析与维护管理中，系统管理和维护人员一定要端正工作态度，并且加强自身技术学习和研究，在全面了解DCS集散控制系统运行机理和管理规范的基础上，才能更好地开展相关工作，进而保障DCS集散控制系统的平稳、安全、高效运行。

参考文献：

[1]王常力.分布式控制系统设计与应用实例[M].北京：电子工业出版社，2004.

[2]和利时公司HOLLlASMACS应用系统技术手册[K].北京：和利时，2005.

[3]刘国海.集散控制与现场总线[M].北京：机械工业出版社，2006.

[4]刘晓彤.集散系统故障处理经验谈[J].化工自动化及仪表，2005，（7）：53-56.

[5]李文富.集散系统硬件故障判断和排除方法[J].化工自动化及仪表，2007，(14)：32-34.

[6]吴军.通用化工过程实时故障专家系统[J].化工自动化及仪表，2005，(2）：16-19.