【導(dǎo)讀】DCS 系統(tǒng)具有較高的靈活性與擴展性。具有先進(jìn)的過程操作畫面，具有各種控制功能，運算功能，并能實現(xiàn)工藝參數(shù)趨勢預(yù)測，歷史數(shù)據(jù)顯示和各種報警功能。從而實現(xiàn)對工藝生產(chǎn)全過程的集中監(jiān)視、控制和管理。同時DCS 系統(tǒng)的各種模塊能夠熱插拔，這些都是常規(guī)儀表所不具備的或需要經(jīng)過復(fù)雜的組合才能實現(xiàn)。
01.DCS日常維護
DCS維護無論就化工廠、鋼廠、冶金廠、電廠等等生產(chǎn)企業(yè)來說都有那么幾分神秘?zé)o論DCS出多么微小或多么緊急的事情都只能等那么幾個人到了才能動、才能處理。
在儀表維護人心里DCS維護是個高大上的神圣職業(yè)，那么DCS日常維護包括哪些內(nèi)容呢？
DCS 的維護可分為：日常維護;預(yù)防性維護和故障維護，日常維護和預(yù)防維護是在系統(tǒng)未發(fā)生故障所進(jìn)行的維護。故障維護發(fā)生在故障產(chǎn)生之后,往往 已造成系統(tǒng)部分功能失靈并對生產(chǎn)造成不良影響;相反,預(yù)防性維護是在系統(tǒng)正常運行時,對系統(tǒng)進(jìn)行有計劃的定期維護,及時掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)、消除系統(tǒng)故障隱 患、保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地運行,形成定期維護的概念。實踐證明,定期維護能夠有效地防止DCS 突發(fā)故障的產(chǎn)生,形成可觀的間接經(jīng)濟效益。
DCS 系統(tǒng)的日常維護
系統(tǒng)的日常維護是DCS系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行的基礎(chǔ)，主要的維護工作有以下幾點：
1） 完善DCS系統(tǒng)管理制度。
2） 保證空調(diào)設(shè)備穩(wěn)定運行,保證室溫變化小于±5℃/h ,避免由于溫度、濕度急劇變化導(dǎo)致在系統(tǒng)設(shè)備上的凝露。
3） 盡量避免電磁場對系統(tǒng)的干擾,避免移動運行中的操作站、顯示器等,避免拉動或碰傷設(shè)備連接電纜和通訊電纜等。
4） 注意防塵，現(xiàn)場與控制室合理隔離，并定時清掃，保持清潔，防止粉塵對元件運行及散熱產(chǎn)生不良影響;
5） 嚴(yán)禁使用非正版軟件和安裝與系統(tǒng)無關(guān)軟件。
6） 做好控制子目錄文件的備份,各自控回路的PID 參數(shù)、調(diào)節(jié)器正反作用等系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄工作。
7） 檢查控制主機、顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤等硬件是否完好,實時監(jiān)控工作是否正常。
8） 查看故障診斷畫面,是否有故障提示。
預(yù)防維護
有計劃地進(jìn)行主動性、預(yù)防性維護,保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。根據(jù)大修周期，利用大修進(jìn)行一次預(yù)防性的維護，以掌握系統(tǒng)運行狀態(tài),消除故障隱患。大修期間對DCS 系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行徹底、全面的維護，內(nèi)容包括：
1） 系統(tǒng)冗余測試: 對冗余電源、服務(wù)器、控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行冗余測試。操作站、控制站停電檢修。包括計算機內(nèi)部、控制站機籠、電源箱等部件的灰塵清理。
2） 系統(tǒng)供電線路檢修。并對UPS進(jìn)行供電能力測試和實施放電操作。
3） 接地系統(tǒng)檢修。包括端子檢查、對接地電阻測試。
大修后系統(tǒng)維護負(fù)責(zé)人應(yīng)確認(rèn)條件具備方可上電，并應(yīng)嚴(yán)格遵照上電步驟進(jìn)行。
故障維護
系統(tǒng)使用者自身進(jìn)行的日常維護,維護人員應(yīng)對系統(tǒng)維護技術(shù)難度和可操作性有一定的認(rèn)識,了解應(yīng)具備的維護工具,明確哪些工作能自己完成,做到心中 有數(shù),出現(xiàn)問題要及時制定可行的維護方案。對DCS系統(tǒng)故障維護的關(guān)鍵是快速、準(zhǔn)確地判斷出故障點的位置，故障維護中的一些經(jīng)驗總結(jié)如下下幾點：
1） DCS系統(tǒng)往往具有豐富的自診斷功能。根據(jù)報警,可以直接找到故障點,并且還可通過報警的消除來驗證維修結(jié)果。
2） 通信接頭接觸不良會引起通信故障,確認(rèn)通信接頭接觸不良后,可以利用工具重做接頭;通信線破損應(yīng)及時更換。
3） 某個卡件故障燈閃爍或者卡件上全部數(shù)據(jù)都為零,可能的原因是組態(tài)信息有錯、卡件處于備用狀態(tài)而冗余端子連接線未接、卡件本身故障、該槽位沒有組態(tài)信息等。
4） 當(dāng)某一生產(chǎn)狀態(tài)異常或報警時,我們可以先找到反映此狀態(tài)的儀表,然后順著信號向上傳遞的方向,用儀器逐一檢查信號的正誤,直到查出故障所在。
5） 當(dāng)出現(xiàn)較大規(guī)模的硬件故障時，最大的可能是由于DCS系統(tǒng)環(huán)境維護不力而造成的系統(tǒng)運故障，除當(dāng)時采取緊急備件更換和系統(tǒng)清掃工作外，還要及時和廠家取得聯(lián)系，由廠家專業(yè)技術(shù)支持工程師進(jìn)一步確認(rèn)和排除故障。
對于DCS系統(tǒng)的維護工作,關(guān)鍵是要做到預(yù)防第一,作為系統(tǒng)維護人員應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)配置和生產(chǎn)設(shè)備控制情況,制定科學(xué)、合理、可行的維護策略和方式方 法,做到預(yù)防性維護、日常維護緊密配合,進(jìn)行系統(tǒng)的、有計劃的、定期的維護,保證系統(tǒng)在要求的環(huán)境下長期良好地運行,使生產(chǎn)過程控制平穩(wěn)、運行穩(wěn)定,為實 現(xiàn)生產(chǎn)和效益的目標(biāo),提供可靠保證。
02.DCS故障查找方向
DCS維護內(nèi)容多且復(fù)雜，所以在出現(xiàn)故障的時候，容易沒有頭緒，一般常見故障，可以從以下十一個方向入手：
1、通信網(wǎng)絡(luò)故障
通信網(wǎng)絡(luò)類故障一般易發(fā)生在接點總線、就地總線處或因地址標(biāo)識錯誤所造成。
2、節(jié)點總線故障
節(jié)點總線的傳送介質(zhì)一般為同軸電纜，有的采用令牌信號傳送方式，有的采用帶沖突檢測的確良多路送取爭用總線信號傳送方式。不論采用哪種方式，當(dāng)總線的干線任一處中斷時，都會導(dǎo)致該總線上所有站及其子設(shè)備通訊故障。
目前，一般防止此類故障的方法是采用雙路冗余配置的方式，避免因 一路總線發(fā)生故障而影響全局，但這并不能從根本上避免故障的發(fā)生，并且一旦一根總線發(fā)生故障，處理時極易造成另一個總線故障，其后果是非常嚴(yán)重的。有效的方法應(yīng)是從防止總線接觸不良或開路入手。比較成功的是系統(tǒng)的節(jié)點總線布置方式。其同軸電纜的連接不是在通信模件的前面，而是在模件的后面，這樣當(dāng)系統(tǒng)運行中處理通信模件故障時，可避免誤碰同軸電纜，造成網(wǎng)線斷路。同時，其同軸電纜除專門進(jìn)行檢查，任何時候都不會去觸動，可防止因多次插拔同軸電纜的插頭造成松動，增加其故障的可能。另外，應(yīng)制定同軸電纜檢查與更換管理制度，在其接觸電阻增大至影響通信之前，進(jìn)行更換或處理。
3、就地總線故障
就地總線或現(xiàn)場總線-般由雙絞線組成的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，由于其連接的設(shè)備是與生產(chǎn)過程直接發(fā)生聯(lián)系的一次元件或控制設(shè)備，所以工作環(huán)境惡劣，故障率高，容易受到檢修人員的誤動而影響生產(chǎn)過程。另外，總線本身也會因種種原因造成通信故障。防止此類故障的有效措施是：首先要將就地總線與就地設(shè)備的聯(lián)接點進(jìn)行妥善處理。拆裝設(shè)備時，不得影響總線的正常運行，總線分支應(yīng)安裝在不易碰觸的地方，同時，就在總線最好是采用雙路冗余醞置，以提高通信的可靠性。
4、地址標(biāo)志的錯誤
不論是就地組件還是總線接口，一旦其地址標(biāo)識錯誤，必然造成通信網(wǎng)絡(luò)紊亂，所以，要防止各組件的地址標(biāo)識錯誤，防止人為的誤動、誤改。系統(tǒng)擴展時，一般應(yīng)在系統(tǒng)停止運行時進(jìn)行。尤其是采用令牌式通信方式的系統(tǒng)，任何增加或減少組建的工作都必須在系統(tǒng)停運時，將組態(tài)情況向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，以避免引起不可預(yù)料的后果。
5、硬件故障
DCS系統(tǒng)根據(jù)各硬件的功能不同，其故障可分為人機接口故障和過程通道故障，人機接口主要指用于實現(xiàn)人機聯(lián)系功能的工程師站、操作員站、打印機、鍵盤、鼠標(biāo)等；過程通道主要指就地總線、通道、過程處理機、一次元件或控制設(shè)備等。人機接口由多個功能相同的工作站組成，當(dāng)其中一臺發(fā)生故障時，只要處理及時，一般不會影響系統(tǒng)的監(jiān)控操作。過程通道故障發(fā)生再就地總線或一次設(shè)備時，會直接影響控制或檢測功能，因而后果比較嚴(yán)重。
6、人機接口故障
人機接口故障常見的有鼠標(biāo)操作失效、控制操作失效、操作員站死機、薄膜鍵盤功能不正常、打印機不工作等。鼠標(biāo)操作不正常一般是由于內(nèi)部機械裝置長期工作老化或污染，使觸點不能可靠通斷，或因電纜插接不牢固造成與主機不通信，這時只需將其更換檢查即可。
控制操作失效是由于鼠標(biāo)的操作信號不能改變過程通道的狀態(tài)，一方面可能是過程通道硬件本身故障，另一方面可能是操作員站本身軟件缺陷，在設(shè)備負(fù)荷過重或打開的過程窗口過多時，導(dǎo)致不響應(yīng)。在檢查過程通道功能正常后，應(yīng)對操作員站進(jìn)行檢查，必要時進(jìn)行重啟，初始化操作員站。操作員站死機原因比較多，可能由于硬盤或卡件故障、軟件本身有缺陷。
冷卻風(fēng)扇故障導(dǎo)致主機過熱，或負(fù)荷過重造成。可首先檢查主機本身的溫升情況，其次用替代法檢查硬盤、主機卡件等，以確定故障部分。
薄膜鍵盤在大多數(shù)操作員站上得到應(yīng)用。其主要功能是快速調(diào)取過程圖形，便于操作員迅速監(jiān)控過程參數(shù) 。當(dāng)因薄膜鍵盤組態(tài)錯誤、鍵盤接觸不良、信號電纜松動或主機啟動時誤動鍵盤造成啟動不完整，均可導(dǎo)致其功能不正常，應(yīng)針對不同的情況進(jìn)行處理。
打印機不工作一般是由于配置的原因，同時，以打印機進(jìn)行屏蔽后，也會使打印功能不能進(jìn)行。另外，打印機本身的硬件故障會造成其部分功能或全部功能不正常，應(yīng)重新檢查打印機的設(shè)置及硬件是否正常并進(jìn)行處理。
7、過程通道故障
過程通道出現(xiàn)最多是卡件故障或就地總線故障。一種原因是卡件本身廠時間工作，元器件老化或損壞；另外，因外部信號接地或強點信號串入卡件也會導(dǎo)致通道故障。現(xiàn)在一般卡件本身都采取了良好的隔離措施，一般情況下不會導(dǎo)致故障的擴大，但此類故障一旦出現(xiàn)，則直接造成過程控制或監(jiān)控功能的不正常。所以要及時查明故障原因，及時進(jìn)行更換卡件。
一次原件或控制設(shè)備出現(xiàn)故障有時不能直接被操作員發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)參數(shù)異常或報警時，方引起注意。控制處理機（過程處理機）故障一般會立即產(chǎn)生報警，引起操作員注意。現(xiàn)在控制處理機基本上全是采用1：1冗余配置，其中一臺發(fā)生故障不會引起嚴(yán)重后果，但應(yīng)立即處理故障的機器。在處理過程中，絕對不可誤動正常的處理機，否則會發(fā)生嚴(yán)重的后果。
8、人為故障
對系統(tǒng)進(jìn)行維護或故障處理，有時會發(fā)生認(rèn)為誤操作現(xiàn)象，這對于經(jīng)常進(jìn)行系統(tǒng)維護或新參加系統(tǒng)檢修維護的人員來說都是會發(fā)生的。一般在修改控制邏輯、下裝軟件、重啟設(shè)備或強制設(shè)備，保護信號是最易發(fā)生誤操作事件。輕則導(dǎo)致部分測點、設(shè)備異常，重則造成機組或主要輔機設(shè)備停運，后果是非常嚴(yán)重的。在使用的化工廠，人為誤操作發(fā)生的故障在不安全事件中占有很大比例。
9、電源故障
電源方面的問題也較多，如備用電源不能自投，保險配置不合理及電源內(nèi)部故障等造成電源中斷，溫壓電源波動引起保護誤動及接插頭接觸不良導(dǎo)致溫壓電源無輸出；有的系統(tǒng)整個機柜通過一路保險供所有輸入信號或一路電源外接負(fù)載很大，還的控制電源既未接又未有冗余備用。
10、SOE工作不正常
SOE的結(jié)論對事故的分析判斷起了很重要的作用，但在現(xiàn)實中，許多電廠發(fā)生保護動作等情況時SOE未記錄下拉或記錄時間與實際情況不符。如電廠#1機組出現(xiàn)過SOE事件順序追憶時間與實際跳閘時間不相對應(yīng)，SOE時間打印瀏覽后不能返回，首次跳閘原因在時間順序未能第一個反應(yīng)，SOE時間順序數(shù)據(jù)不能設(shè)置等問題。而又的電廠在幾次事故分析時發(fā)現(xiàn)SOE結(jié)論中的時序與歷史曲線中的時序有偏差，有時甚至?xí)r序顛倒，具體表現(xiàn)于同一個點在歷史曲線和SOE中民生時間不一致，且有時偏差很大，這會延誤事故分析的進(jìn)程，有時甚至誤導(dǎo)事故分析方向。SOE問題既與系統(tǒng)設(shè)計不合理，SOE點沒完全集中在一個上有關(guān)，也與系統(tǒng)硬件及軟件考慮不周有關(guān)。
11、干擾造成的故障
干擾造成的故障的實例也不少。系統(tǒng)的干擾信號可能來自于系統(tǒng)本身，也可能來自于外部環(huán)境。由于不同的系統(tǒng)對接地都有嚴(yán)格要求的規(guī)定，一旦接地電阻或接地方式達(dá)不到要求，就會使網(wǎng)路通信的效率降低或增加誤碼的可能，輕則造成部分功能不正常，重則導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 電源質(zhì)量同樣影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。用于系統(tǒng)的電源既要保證電壓的穩(wěn)定，也要保證在一路電源故障時，無擾切換至另一路電源，否則會對系統(tǒng)工作產(chǎn)生干擾。過程控制處理機主/備處理機之間的切換有時也會導(dǎo)致干擾。另外，大功率的無線電通信設(shè)備如手機、對講機等在工作時，極易造成干擾，危及系統(tǒng)運行。
根據(jù)以往的DCS使用檢修維護管理經(jīng)驗，總結(jié)了DCS常見故障，希望可以幫助更多在DCS維護方面欠缺的儀表人。
