DCS系统常见故障及对策研究

DCS系统就是分散控制系统，它是结合了计算机、显示、通信、连续监测、报警、可编程控制的现代高科技技术，功能全面，操作便捷，组态灵活，稳定可靠。实践证明，DCS系统应用于大中型生产企业，不但有助于日常生产维护和可靠稳定运行，另外还能为企业节省开支，从而降低成本，提高企业核心竞争力。

1 DCS系统常见故障

1.1 通信故障

DCS系统网络拓扑方式以及采用的通信协议多种多样，但就市场上不同品牌的DCS系统在网络组织架构上大多都分了两个层级：其一面向中央处理器以及其下的拓展分站(下位机)，其二则是人机界面，诸如操作员、服务器、操作员站的各种站点(上位机)。通信故障通常表现为这样几种形式：系统死机、脱网、通讯中断等等。造成通讯故障的原因，常见的有以下三种：首先，DCS系统通信功能的运行大都是通过一个节点向另一个节点问询数据完成的，如果另一个节点没有该数据，它会一遍又一遍询问，直至读取数据，倘若网上并无此数据，网络就会被堵塞，通信就无法正常进行。其次，DCS组态欠缺，其应用软件伴随着科技的发展一直在增加，但实际上并没有和I/O点连接起来，因而CPU在读取数据过程中，即使读取了数据，但有效的也很少，这就给CPU带来了相当大的负荷，很容易造成网络被堵塞。最后，网络通信介质出问题、硬件升级驱动程序跟不上、运行环境温度过高等等因素都可能给通信造成阻碍。

1.2 硬件故障

硬件故障一般表现在过程控制层中，主要是整个系统中的模块，尤其是I/O受到了损伤。硬件故障表现会十分明显，所以比较容易察觉，它带来的影响通常只是局部的，像参数显示不变化就是硬件受损的表现。硬件受损多由于使用不恰当或者是使用时间太长导致原件老化所致。倘若DCS周边环境多尘、高温，会严重缩短其使用寿命，考虑到这一点，在安装DCS控制系统之前，最好保证土建、装修工程已经完工，倘或是在夏天，还要注意及时开启空调，或者在对DCS系统产品进行选型时针对复杂环境应重点考虑防护等级的问题。目前市场上很多品牌的DCS产品都已经开发了硬件的自诊断功能，可以直接在上位机上反映出出现问题的硬件所在位置，还可具体到哪一个通道出现故障，也对排除硬件故障带来了很多便利。

除了通道故障，硬件故障中也存在人机接口故障，人机接口故障具体表现有：鼠标无法正常操作，因为失效，所以操作人员使用非常不方便，造成这一状况的原因，可能是USB接口不稳定，也可能是计算机主板有问题。死机可能是因为DCS系统软件本身存在缺陷，也可能是因为CPU负荷太大所致，当这种情况发生的时候，要耐心分析其原因。功能键盘操作失灵，有时候会出现按键接触不良的情况，这时候键盘操作就不正常了。

1.3 软件故障

软件故障通常都是由DCS系统本身缺陷所造成，大都出现在DCS软件升级阶段初期。软件是DCS系统最复杂的一个部分，程序复杂，组态工作者多是交叉作业，如此一来，一旦沟通不到位，就会出现漏洞，软件错误就不可避免。DCS系统软件修改需要严格遵照规定执行，同时针对修改进行备份，如遇数据丢失，就可以借助备份进行修复。软件故障主要有以下三种：主CPU和从CPU的组态信息不相一致，致使CPU无法完成初始化;网络通讯压力过大，造成系统混乱;某元件更新后，相关的参数没有相应改变。

1.4 电源故障

电源故障会直接导致DCS系统控件功能失灵，停止运作，造成经济损失，控制电源不夸张地说就是DCS系统的“生命线”。一些尤其重要的电源如果发生故障，就会直接影响到保护逻辑以及其他控制逻辑有序稳定的工作，甚至会导致一些连锁关系的驱动元件误动作，造成严重生产事故。电源常见故障有：(1)接线头压接不牢或者接插不稳，出现接触不良状况;(2)CPU出现问题或者是保险配置不合理，使电源被切断;(3)电源线布线缺乏科学性，与那些有着强烈磁干扰的设施距离过近;(4)种种原因导致模件损伤。

2 预防措施

2.1 抗信号干扰

即使是轻微的信号干扰，也可能造成通信故障，影响系统工作，引发系统瘫痪，或者信号干扰直接干扰到进DCS的信号，从而产生误动作等等都会带来巨大损失，如何更好地抗信号干扰，可以预防采取这样一些措施：第一，在粉刷中央控制室四周的墙壁之前，有必要安装一层密集的钢丝网，接着再与PE接地系统相互连接起来，这样就可以有效避免强电磁场巨大的干扰。第二，动力设备最好不用串联的方式让它们接地，尽可能地让动力设备与接地线保持距离。第三，采用双回路冗余电源系统为DCS供电，始终保持UPS一直供电不间隔，提高电源、电路的总体抗干扰水平。第四，所有模拟量信号进DCS系统都必须用屏蔽电缆连接，屏蔽层需专门做好屏蔽接地，其对地电阻必须在1Ω以下。第五，尽可能屏蔽DCS系统周围的无线电。

2.2 UPS电源维护

定时借助红外线测温仪测量关键接线端子的实际温度，同时予以详细记录，如果有升温，要格外留心;借助万用表对电源电压进行测量，记录数据，如有波动，要格外留心;DCS系统检修或者停机阶段，及时进行切换实验，监测冗余CPU能否自动切换并处于正常工作状态;检查I/O模件，一些老化和腐蚀的电气连接件要及时更换;严格遵照电池使用规则进行充电或者是放电;对风扇进行检查，必要时进行清理，使风道能够畅通无阻。

2.3 DCS软、硬件系统运行和管理

2.3.1 运行管理。所谓的运行管理就是指日常巡检、软件管理、备件管理等等。软件是DCS系统的核心，程序复杂，其组态和修改都必须依照规定执行，同时备份修改信息，防止因数据丢失所引起的故障;倘若遭遇DCS装置出现问题，需要用备件进行替换，安装使用之前，一定要对其功能有一个全面测试，避免整个系统故障再次发生。

2.3.2 检修管理。检修管理重视检修工艺和检修程序，为了使DCS系统的稳定运行质量有所保障，能够长时间正常作业，必须定时定期进行大检修，例如软件备份、清扫电源、零部件清洁等等。

伴随着科技的发展，DCS控制系统日臻成熟完善，并越来越广泛地应用到各个工业生产领域，成为其中不可或缺的自控设备，DCS强大的功能，为工业生产带来了巨大的经济效益。