浅析分散控制系统的运行稳定性及其故障预防

发表时间:2019/5/13   来源:《知识-力量》2019年8月26期   作者:尤邵尉
[导读] 本文分析了DCS系统常出现的硬件问题与预防,以及DCS系统常出现的软件问题与预防等问题。
(安徽华塑股份有限公司,安徽 定远 233290)
摘要:本文分析了DCS系统常出现的硬件问题与预防,以及DCS系统常出现的软件问题与预防等问题。
关键词:化工企业;DCS系统运用;自动化控制;故障预防

 
          引言:
          在工业自动化控制系统中,除了集中控制系统(PLC)外,那就是DCS系统了,即分散控制系统。它是一种集中监视操作,分散控制的控制系统,主要涉及生产过程中的数据采集、过程控制、报警检测、自动控制、顺序控制、监视操作以及对数据的记录、处理、结果生成等运作过程。像化工控制系统,一般都是多回路、多点数、控制方案复杂和稳定性要求高的场所。采用DCS系统控制,能节省大量的劳动力,并能实现安全经济运行。随着工业自动化水平的不断提高,人们对DCS系统的依赖程度也日益增高,但其运行的稳定性和可靠性要求也越来越高。—旦DCS系统出现故障,会对安全生产造成一定的影响,以致诱发事故。对于大型的控制方案,它具有控制能力强、通用性强、界面友好、组态方便,并有扩展能力等许多优点。它作为设备控制的“中枢神级”,运行的可靠性和稳定性非常重要。为避免系统事故的发生,尽可能的降低故障发生率,就要采取有效预防措施。平时加强维护,遇到问题应及时处理,防止扩散。
          1 DCS系统常出现的硬件问题与预防
          1)操作站出现的问题。由于设备指令任务下达是通过操作站完成的,也是监控设备运行状况的场所。多台操作站出现故障不能连网,这就要立即检查是否有正常的操作站存在并确定位置,需要立即恢复出现故障的操作站。出现故障的操作站,解决问题的措施是:一是加大日常操作员培训,督促检查DCS画面中的系统是否保持良好的运行状态,定时查看网络运行状态正常否,—旦有问题要及时解决;二是发现操作站出现故障,要通知处于正常运作的操作站监视整个流程,及时找出故障可能存在点,并加以解决。若不能及时解决,就要操作员根据当时的情况进行分析予以处理;三是一台操作站出现死机时,操作员要立即报告通知其他相关工艺控制人员处理好影响生产的问题。
          2)电源内部问题。由于DCS系统电源内部的工作方式一般全部采用的是双备份热冗余,显然对其电源的维护有更高的技术要求,除了日常检查控制柜电源的运行状况并做好详细的记录外,还要对出现的故障及时维修,以降低在正常运作状态下UPS和保安双路电源出现失电状况的可能性。而操作过程中也有可能出现单条线路失电,但并不会导致DCS系统无法正常运作,只需要尽快找出故障发生的可能性,进行排除即可,以确保DCS可以较快的恢复正常运作模式。当遇到DCS系统电源出现故障,这就要采取必要的防护措施了:一是加强日常的电源检查,可利用红外高温测试仪对电源进行检测,以防止柜内出现非正常的高温;二是检查电源盘内的配线、电缆接线和回路端子排段的螺丝是否正常,是否有松动和过热等,重点检查电源保险丝变形否,防止总电源保险越级跳闸;三是若电源出现报警现象,表明DCS系统出现故障,需要立即对问题出现的可能原因分析,排查找出故障点,及时解决好。做好以后的防护,不能长时间影响电源正常工作;四是有些保护控制器和机电电源出现故障,也需要立即更换之。对此不能及时更换的,要积极做好防护,假如依然恢复失败,则要值班人员针对具体情况进行相应的安全操作处理。
          3)网络通信出现的问题。由于DCS系统也主要是采取两级布置的网络构建系统模式,而其中一级连接在历史站、通讯接口站、操作员站等,该模式主要采用以太网方式;另一级则为连接于所有的控制器,该模式主要采用光纤方式。因此,DCS系统有着和外界系统越来越多的接口,它已经成为一种比较独立的控制方式。

如此状态下,DCS系统的网络维护就显得非常重要,出现故障的DCS网络,一般需采取点的防护措施,主要是:一要保证主系统连接的全部系统的通信负荷率及主系统本身一直处于合理范围之内,接口不能出现通讯阻塞;二要保证负荷率不超过规定范围,均衡负荷量。当增加I/0测点时,要考虑各控制器I/O测点和调节系统的分配问题;三要安排人员定期对工作环境和通风状况检查,避免出现环境不好造成的硬件老化,以提高其使用寿命;四要提高通讯网络的安全性。这采取加装病毒防护墙,对病毒进行查杀清理,更新操作系统出现的补丁等,以保障通讯网络系统的安全可靠性。
          4)系统CPU出现的问题。由于CPU在DCS系统中占据着最基本地位,但也非常重要。一旦在运行中出现了对板接插件的不正当拔插或不恰当的触碰等现象,这都会影响CPU功能的发挥,甚至是被丧失。所以,需要采取相应的防护措施,以保障CPU的正常运行。对此,一是交流电源进线产生的电磁辐射则有可能会影响控制器的正常运行,所用的电源线要多采取带屏蔽的方式;二是检查所有预制电缆连接器的卡扣和螺丝钉,看是否都处于正常连接的状态下;三是要对通讯电缆要进行及时的检查,要求在横向走线槽中能自然的平铺,并避免连接处由于曲率半径过小而出现的应力集中现象,保障通讯系统的畅通无阻。
          2 DCS系统常出现的软件问题与预防
          对于DCS系统中的软件故障来说,通常都是发生于新修改或下装组态,或新系统刚投运的一段时间内。但是,这也可能发生于运行时间较长的系统中。而软件故障一般会导致工程师站或操作站的失效,但是它不会导致控制站的失灵。对于DCS系统的画面,需要及时的进行检查维修,其数据库组态也需要做详细的备份管理。对于每一位员工在工程师站进行操作时候,都要做好详细的记录工作。通常DCS软件系统出现故障可能原因有:一是DCS系统在安装过程中出现了文件的配置性错误,计算机的名称不正确或网络的IP地址出现了问题;二是CPU只有主控制器而无从控制器。由此导致了系统的切换失败,而不能得到正常监视;三是通讯接口站故障导致了现场IDAS采集点不能在DCS画面上正常的显示;四是因系统供给外部的供电方式和DCS系统的通道出现了故障。这会引起系统处于正常工作状态,但是在系统上显示有错误的位点;五是在运行过程中因交换机的网线差错或操作站的双网线都插到了同一个交换机上,这会导致出现信息通道的堵塞;六是在电子之间有较大功率的干扰信号时,就会导致DCS系统某一机柜内的所有采集点瞬间全部毁坏。所以在设置时要保持与机柜有一定的距离。再者,为防止外部信号的干扰作用,以及避免灰尘的进入,对于DCS系统的柜机平时应一直处于关闭的状态下,以免造成影响。
          结束语:
          总之,随着工业生产的发展,自动化控制水平的不断提高,DCS系统的应用愈加广泛。为此,对于DCS系统的控制功能要求也提出了更高的标准,相应地在生产中应用DCS系统的可靠性和稳定性就要有更高的安全性。对此,要保证DCS系统控制的安全可靠性,平时操作中就要做好预防措施,还要有具体的应急处理措施,以尽量降低DCS系统出现的故障率。加强工作人员的技术培训,保证设备的运行质量,降低错误操作发生机率以及改善设备运行环境等都非常重要,这也是有效降低DCS系统发生故障的可靠手段。多管齐下,共同做好DCS系统出现故障的预防和控制,也是实现安全生产的可靠保障。
参考文献
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