張海濤 董勇勇

摘要：DCS集散控制系統(tǒng)又稱集散控制系統(tǒng)，其優(yōu)點是對分散的機電設(shè)備進行集中控制和管理，達到最大限度降低效率的目的。隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，該系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。作為企業(yè)“換機、降低自動化”、智能化升級改造等產(chǎn)業(yè)政策的推行離不開DCS系統(tǒng)的應(yīng)用，這是企業(yè)進入高質(zhì)量發(fā)展階段的必然趨勢。由于DCS系統(tǒng)本身相對復(fù)雜，尤其是企業(yè)現(xiàn)場條件非常復(fù)雜和惡劣的環(huán)境，導致系統(tǒng)操作穩(wěn)定性并不理想，所以DCS分布式控制系統(tǒng)故障的分析原因，采取有效措施，管理、DCS分布式控制系統(tǒng)的正常運行具有重要意義。

關(guān)鍵詞：DCS集散控制系統(tǒng);故障原因;運行管理

分類號：TP273

引言

DCS系統(tǒng)包括硬件結(jié)構(gòu)、軟件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)、傳感器和控制設(shè)備組成。目前，一些小的集中控制系統(tǒng)應(yīng)用已在企業(yè)中廣泛開展，如排水系統(tǒng)、皮帶運輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等自動化應(yīng)用，在減少人員、提高效率方面發(fā)揮了一定的作用。實現(xiàn)企業(yè)集中控制是今后的發(fā)展趨勢。因此，DCS系統(tǒng)將在企業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用，需要企業(yè)高層管理者的重視。

一、DCS系統(tǒng)軟硬件方面

1.DCS系統(tǒng)由專業(yè)廠家成套供應(yīng)

它的硬件和軟件共同構(gòu)成控制系統(tǒng)的大腦，在控制系統(tǒng)的構(gòu)建中起著決定性的作用。不同的DCS品牌價格和質(zhì)量都很大，甚至一線品牌的DCS系統(tǒng)質(zhì)量通過率也參差不齊。由于卡的元器件質(zhì)量和設(shè)計問題，劣質(zhì)產(chǎn)品的信號采集不穩(wěn)定。在測試卡通道時，相鄰?fù)ǖ乐g的信號相互干擾，不能滿足控制和連鎖保護功能的要求。在系統(tǒng)雙電源開關(guān)中，劣質(zhì)產(chǎn)品不能做無擾動開關(guān)，存在嚴重的安全隱患。企業(yè)要實現(xiàn)高質(zhì)量的發(fā)展，DCS系統(tǒng)不可缺少高質(zhì)量的配置、穩(wěn)定的安全供電、GPRS定時等配套設(shè)施要齊全。企業(yè)在成本控制上需要權(quán)衡利弊，對影響安全、系統(tǒng)功能、設(shè)備穩(wěn)定性等方面的投資要有長遠的眼光。

2.系統(tǒng)軟件及組態(tài)方面

系統(tǒng)平臺軟件應(yīng)具備穩(wěn)定可靠的功能，包括以實時數(shù)據(jù)庫為中心的數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)采集與處理、事故召回等功能。DCS的控制功能是通過組態(tài)實現(xiàn)的。廠家應(yīng)該開發(fā)豐富的算法程序，包括順序控制、PID控制、協(xié)調(diào)控制、非線性處理、執(zhí)行器控制模塊和各種定時、計數(shù)模塊。成熟的模塊開發(fā)不僅能保證配置界面的人性化，還能滿足未來日益復(fù)雜的操作需求。當劣質(zhì)產(chǎn)品中存在冗余服務(wù)器交換機時，現(xiàn)場設(shè)備誤動;在配置方面，缺少復(fù)雜的算法模塊，需要程序員花費大量的精力來編譯測試，在安裝配置時出現(xiàn)意外釋放強制信號或刪除歷史數(shù)據(jù)等問題。

二、DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及傳感器方面

第一，DCS系統(tǒng)采用以太網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)控制網(wǎng)絡(luò)，相比DCS的神經(jīng)系統(tǒng)。所有現(xiàn)場控制設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，傳感器信號通過I/O卡采集TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換，DCS系統(tǒng)服務(wù)器、工程師站、操作員站等系統(tǒng)采用以太網(wǎng)連接，通過操作員站對分布式系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集和控制。該故障主要體現(xiàn)在現(xiàn)場信號電纜數(shù)據(jù)采集上。為避免信號干擾，信號傳輸應(yīng)采用屏蔽電纜，信號電纜應(yīng)與電源線和強磁場設(shè)備保持一定距離，并按規(guī)范要求敷設(shè)。

第二，DCS系統(tǒng)強、弱電氣設(shè)備有三種連接點，具體分為安全、系統(tǒng)和屏蔽，分別起保護人身安全、設(shè)備安全和抑制干擾的作用。信號線屏蔽層采用DCS機柜側(cè)面屏蔽地的單端接入原則，避免不同地電位對信號產(chǎn)生的地電流的影響。不健全的單端接地、雙端接地或錯誤的接地端子容易形成干擾，影響信號的采集和控制。

第三，現(xiàn)場傳感器是DCS系統(tǒng)的眼睛，集中控制人員通過傳感器了解工作狀況，在組態(tài)編程中所有的連鎖、保護、調(diào)節(jié)控制邏輯都取決于現(xiàn)場傳感器，所以傳感器的選擇非常重要。傳感器作為通用術(shù)語，其測量原理不同，傳輸?shù)男盘柊ㄩ_關(guān)信號、模擬信號。其中模擬量通過不同級別的mA和mV數(shù)據(jù)傳輸信號。由于煤礦惡劣的工作條件，該傳感器的精度和故障率都很高。在安裝過程中，應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場條件、傳感器類型、IP等級、品牌質(zhì)量等因素，最大限度地保證信號的有效性。

三、現(xiàn)場控制設(shè)備方面

DCS系統(tǒng)的最終目的是實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的遠程控制。因此，現(xiàn)場設(shè)備的控制是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。DCS系統(tǒng)的應(yīng)用是實現(xiàn)效率降低最關(guān)鍵的，這也要求現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行指令的準確性。最常見的故障是現(xiàn)場設(shè)備故障，主要由設(shè)備質(zhì)量問題和設(shè)備選型安裝問題引起。由于現(xiàn)場工作條件惡劣，現(xiàn)場設(shè)備的IP級別選擇需要滿足需求，安裝需要滿足設(shè)備描述的要求。此外，日常維護需要加強。否則，現(xiàn)場設(shè)備拒收需要消耗專業(yè)維修人員大量的精力，不可能減少人員，提高效率。

四、常見故障及運行管理方面

1.DCS系統(tǒng)復(fù)雜、成套設(shè)備較多，作為電子產(chǎn)品合格率標準各有不同。

設(shè)備在采購和驗收環(huán)節(jié)要注意，即使是一線品牌，質(zhì)量參差不齊。因為DCS組態(tài)編程是一個不斷改進的過程，所以采購專業(yè)技術(shù)人員要到廠家去學習，培養(yǎng)一批懂維護懂組態(tài)的技術(shù)人員。設(shè)備交付前，技術(shù)人員應(yīng)在制造商對設(shè)備進行測試驗收后交付設(shè)備。

2.后期維護、管理方面

DCS電子設(shè)備之間采用對講機通信;維護人員定期檢測I/O通道信號，發(fā)現(xiàn)問題及時更換I/O通道或卡。配置程序應(yīng)定期保存。特別重要的是要注意，DCS系統(tǒng)為了防止病毒的入侵，上位機試圖屏蔽USB通道，而備份和保存配置試圖采取刻錄CD的方式?，F(xiàn)在很多企業(yè)為了方便需要，經(jīng)常使用手機終端系統(tǒng)進行控制。出于安全考慮，建議設(shè)置權(quán)限管理，并記錄各操作站的IP，便于事故追憶。

3.總結(jié)優(yōu)化現(xiàn)場傳感器布置及控制組態(tài)

隨著現(xiàn)場工況的變化和控制要求的不斷提高，配置也需要適應(yīng)需求的不斷變化，不斷總結(jié)和優(yōu)化現(xiàn)場傳感器布局和控制配置。對于重要的保護、聯(lián)動調(diào)節(jié)和易受波動干擾的信號，應(yīng)采用多種方法控制其穩(wěn)定性。例如，取三個模擬信號的中值和平均值，可以減小信號波動。同時，通過開關(guān)、模擬、視頻監(jiān)控和設(shè)備電流參數(shù)對工作狀態(tài)進行了綜合分析。操作前應(yīng)由模擬手操作人員確認配置圖，以避免出現(xiàn)錯誤信號等。DCS管理人員應(yīng)建立配置編程記錄臺賬，及時記錄修改后的配置程序、領(lǐng)導批準意見，便于其他人員掌握情況。此外，DCS系統(tǒng)還應(yīng)建立事故預(yù)案并準備備件。

結(jié)束語

綜上所述，一個好的DCS系統(tǒng)需要從施工、日常維護、現(xiàn)場設(shè)備管理、高品質(zhì)傳感器的使用以及科學嚴謹?shù)呐渲玫确矫孢M行細化。在實踐中，根據(jù)使用經(jīng)驗和具體工況反復(fù)優(yōu)化配置，最大限度地實現(xiàn)精確控制。企業(yè)應(yīng)不斷提高維護管理人員的業(yè)務(wù)水平，認真分析故障原因，做好運行管理工作，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。做好以上方面的工作，DCS系統(tǒng)就能產(chǎn)生巨大的效益，達到減少人員、提高效率的目標，為企業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻：

[1]郭振宇，劉繼明，歐陽希子，等.基于和利時LK系列PLC的選礦DCS系統(tǒng)搭建[J].有色金屬（選礦部分），2015（5）：77～81.

[2]和智聰，芮鶴松，李紅，等.集散控制系統(tǒng)在云南金鼎鋅業(yè)硫化礦選礦廠的應(yīng)用[J].礦冶工程，2017，37（6）：63～70.

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