儀控DCS故障診斷及處理

白澤

摘 ? 要：隨著經(jīng)濟與科技的迅猛發(fā)展，自動化技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到社會生產(chǎn)的各個層面，工業(yè)生產(chǎn)的自動化程度也越來越高，其中DCS系統(tǒng)，即分布式操作系統(tǒng)，是當(dāng)前工業(yè)、化工、電力、冶金各行業(yè)所使用的自動化操作系統(tǒng)。DCS能夠有效地提高工業(yè)生產(chǎn)的自動化水平，從而增加工業(yè)的生產(chǎn)效率和準(zhǔn)確率，最終有利于我國工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展，其中，DCS系統(tǒng)也被大量應(yīng)用在儀控上，提高了儀控的自動化和精準(zhǔn)度。然而，雖然DCS系統(tǒng)在運行時具備較高的穩(wěn)定性，但是其也會受到外部環(huán)境以及使用方式等多種因素的影響，影響DCS的正常工作。因此，本文將介紹DCS系統(tǒng)的常見故障，從而分析其診斷及處理措施。

關(guān)鍵詞：DCS故障 ?診斷 ?處理

中圖分類號：TP273 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0077-03

DCS系統(tǒng)又名集散控制系統(tǒng)，是一種新型的計算機控制系統(tǒng)，其是基于集中式控制系統(tǒng)的理論以及結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)發(fā)展升級的。DCS主要是以網(wǎng)絡(luò)通信為紐帶將過程控制級和過程監(jiān)控級連接起來，綜合了計算機、通信、自動化控制等先進技術(shù)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)對目標(biāo)的分散和集中管理。DCS系統(tǒng)目前廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控和管理，以自動化技術(shù)規(guī)范生產(chǎn)操作，在生產(chǎn)效率的同時還能保證生產(chǎn)操作的質(zhì)量。DCS的系統(tǒng)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，在一般情況下都比較少發(fā)生故障，但如果系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，就會打亂整個生產(chǎn)的秩序，不利于工業(yè)的生產(chǎn)效益。因此，為了保證DCS能夠為工業(yè)生產(chǎn)提供最穩(wěn)定的服務(wù)，就應(yīng)當(dāng)了解DCS的故障以及診斷方法，從而掌握故障的處理措施，進而能夠在DCS系統(tǒng)發(fā)生故障的第一時間采取正確的處理措施。

1 ?DCS系統(tǒng)的維護

DCS系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的工作時間較長，所以必須以定期的系統(tǒng)維護工作來維護好DCS的正常功能，也能通過維護措施來排除DCS系統(tǒng)中潛在的故障威脅。因此，在DCS系統(tǒng)工作的不同階段，應(yīng)當(dāng)選用使用其工作階段的維護措施，從而具有針對性地落實DCS系統(tǒng)的維護工作。DCS系統(tǒng)的維護措施以DCS的生命周期為基礎(chǔ)看，可以分為三個階段的維護措施。

（1）預(yù)測性維護措施。

預(yù)測性維護措施是以DCS系統(tǒng)的狀態(tài)為基準(zhǔn)進行的維護，一般都需要維護人員對DCS系統(tǒng)應(yīng)用智能儀表或者AMS[1]檢測系統(tǒng)對系統(tǒng)的重點結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)工作時做定期或者連續(xù)地對其狀態(tài)和故障的檢測，以得到的檢測數(shù)據(jù)來分析系統(tǒng)工作狀態(tài)的規(guī)律，從而總結(jié)故障出現(xiàn)時產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，以此得出DCS系統(tǒng)未來可能會出現(xiàn)的故障，從而提前采取有效的措施來防止系統(tǒng)故障的發(fā)生。

（2）預(yù)防性維護措施。

預(yù)防性維護措施是以維護計劃為基準(zhǔn)，需要維修團隊在維護工作之前就制定好維護工作的計劃方案，其中的重點是定期維護的時間規(guī)定，其次還包括維修的重點部分和維修方法。預(yù)防性維修是以時間為基準(zhǔn)的定期維修，這種維修具有強制的規(guī)定性，可以將周期性的維護工作落實到位，是現(xiàn)實中常用的維護方式。

（3）響應(yīng)性維護措施。

響應(yīng)性維護措施是以DCS系統(tǒng)發(fā)生故障之后才采取措施的維修模式，這種維護措施具有其被動性，并不具備維護的預(yù)防作用。

綜上所述的預(yù)測性維護、預(yù)防性維護和響應(yīng)性維護三種措施，其三都各有各的優(yōu)異特點和不足，因此，在DCS系統(tǒng)的維護中，最好將三種維護措施結(jié)合起來，從而能夠有效把握系統(tǒng)的工作規(guī)律和狀態(tài)，以預(yù)防性的措施來保證工作的穩(wěn)定，并以響應(yīng)性措施對故障進行技術(shù)的處理。

2 ?DCS系統(tǒng)的故障分類

DCS系統(tǒng)作為一種新型的計算機控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)兩大類，因此DCS系統(tǒng)的故障也可以分為硬件故障和軟件故障兩大類。除此之外，為了方便診斷DCS系統(tǒng)的發(fā)生部位，還將故障分為了現(xiàn)場儀表設(shè)備故障和系統(tǒng)故障兩類。以下是故障的詳細說明。

（1）硬件故障。

硬件故障包括電源、板卡、網(wǎng)絡(luò)和操作故障等，主要都出現(xiàn)在DCS系統(tǒng)的硬件設(shè)備上，一般發(fā)生的故障主要為模板的損壞。硬件一旦出現(xiàn)故障對系統(tǒng)的影響較為明顯，但并不會上升到整體的系統(tǒng)工作。

（2）軟件故障。

軟件故障是系統(tǒng)中軟件所引起的故障，主要分為系統(tǒng)軟件的故障和應(yīng)用軟件的故障。系統(tǒng)軟件是DCS系統(tǒng)自帶的軟件，可能會因為系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng)而造成故障問題，一般會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓，但一般發(fā)生概率較小;而應(yīng)用軟件是自DCS系統(tǒng)之外的軟件，因為應(yīng)用軟件的工作繁雜，因此其出現(xiàn)故障時有發(fā)生且難以避免。

（3）現(xiàn)場儀表設(shè)備故障。

現(xiàn)場儀表設(shè)備包括變送器、開關(guān)、執(zhí)行機構(gòu)等設(shè)備，如果這些設(shè)備出現(xiàn)故障，就很容易導(dǎo)致DCS系統(tǒng)的控制功能失效等后果，其對DCS系統(tǒng)的影響力較大。而現(xiàn)場儀表設(shè)備控制是DCS系統(tǒng)中最常發(fā)生的故障種類，如果不加以預(yù)防和控制，可能會影響儀表設(shè)備的使用質(zhì)量和使用周期。

（4）系統(tǒng)故障。

系統(tǒng)故障指的是DCS的集散控制系統(tǒng)發(fā)生故障，這對整個DCS系統(tǒng)來說都是巨大的沖擊。而系統(tǒng)故障可以分為固定性故障和偶然耐性故障。一般偶然性是可以通過系統(tǒng)的重啟來恢復(fù)工作的，如果重啟無法解決故障則是固定性故障，這種故障極大可能是因為DCS系統(tǒng)在設(shè)計時出現(xiàn)的隱患問題，所以其處理起來也較為麻煩。

（5）操作不當(dāng)引起的故障。

除了DCS系統(tǒng)本身的故障問題，操作人員對其的操作也會影響DCS的正常運行，操作不當(dāng)也可能會引起某些控制功能發(fā)生故障。工作人員操作不當(dāng)一般會在初次操作或者疲憊操作下出現(xiàn)。

3 ?DCS故障的診斷和處理

DCS系統(tǒng)如果發(fā)生故障，一定要以正確的措施來及時進行故障的診斷，從而進行故障的處理。而故障的診斷是要根據(jù)DCS以外的故障發(fā)生例子來極強診斷的經(jīng)驗，以此來采取故障的處理措施。以下是DCS經(jīng)常發(fā)生的診斷處理思路。

3.1 找出故障發(fā)生的原因

（1）確定是否是工作人員的操作引起的故障。一般人員操作而引起的故障一般是在模板安裝、端子接線、現(xiàn)場操作等問題。如果是操作性失誤，則需要工作人員仔細回憶操作的過程;如果是模板安裝失誤，則可以檢查卡件地址和卡件安裝位置;如果是端子接線失誤，則可以檢查位號、端子接口、壓接線等。

（2）確定是否是DCS操作系統(tǒng)故障。DCS系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)為系統(tǒng)癱瘓不能工作，因此可以檢查故障的系統(tǒng)參數(shù)和系統(tǒng)組態(tài)。

（3）確定是否是現(xiàn)場儀表設(shè)備出現(xiàn)故障。如果是現(xiàn)場儀表設(shè)備出現(xiàn)故障，則需要檢查儀表的工作狀況以及現(xiàn)場的信號傳輸狀態(tài)。

（4）確定是否是DCS系統(tǒng)故障，DCS系統(tǒng)分為硬件故障和軟件故障。如果是硬件故障，就需要按照硬件故障出現(xiàn)的指示燈仔細檢查DCS系統(tǒng)硬件存在的問題。如果硬件故障沒有出現(xiàn)指示燈的體型，就需要通過一一細致地排除來找出故障原因，也可以用過替換法，將插拔板卡和使用備件[2]進行替換，從而實驗板卡是不是出現(xiàn)問題;如果是軟件故障，可以首先將系統(tǒng)重新啟動，如果啟動之后仍然存在問題，就需要對應(yīng)用軟件進行檢查。

（5）除了人工診斷之外，DCS系統(tǒng)攜帶的子鎮(zhèn)段測試功能也會自動診斷出故障出現(xiàn)的部位和原因。

（6）診斷過程中，可以先查看系統(tǒng)的操作紀(jì)錄以及從前診斷以及維修的紀(jì)錄，可以讓診斷人員掌握到系統(tǒng)發(fā)生故障的規(guī)律以及幫助了解到故障發(fā)生前的工作狀態(tài)，從而促使其的診斷工作具有針對性。

3.2 常用的故障定位的方法

（1）直接判斷法。

故障發(fā)生之后，診斷處理人員可以對系統(tǒng)的故障進行觀察，基于觀察到的故障特點和影響系統(tǒng)故作的范圍，結(jié)合系統(tǒng)發(fā)生故障的紀(jì)錄，從而以專業(yè)的素質(zhì)能力和已儲備的診斷經(jīng)驗來分析和判斷故障發(fā)生的部位以及故障出現(xiàn)的原因。這種方式是常用的方式之一，但只適用于一般常見的故障類型，對于故障較為嚴(yán)重或是少見的故障就不能提供方法的有效性。

（2）外部檢查法。

外部檢查法是診斷處理人員對DCS系統(tǒng)的故障進行外部組成的檢查，比如系統(tǒng)線路、電源插頭、接線松動等外在問題。外部檢查法只適用于外部出現(xiàn)的故障，有其局限性。

（3）替換檢查法。

替換檢查一般應(yīng)用在DCS系統(tǒng)的硬件故障中，如果硬件故障的指示燈提示了故障發(fā)生的硬件部位，就可以通過替換備用原件來實驗是否其原先硬件存在故障問題。替換檢查法能夠在硬件故障中發(fā)揮重要的作用，但是如果在硬件的實驗替換之前，沒有對硬件故障的危害性源頭進行排除，很可能會造成備用硬件換上之后產(chǎn)生繼續(xù)的損壞。

（4）分段檢查法。

分段檢查法一般用于故障查找的位置并不明確時所用的方法，因此這需要診斷人員對故障進行一一的排除，比如將故障的硬件或者電氣線路進行分段[3]，從而展開有秩序的排查措施。

（5）隔離檢查法。

隔離檢查法是在檢查過程中將檢查部位進行隔離，比如將線路或者硬件進行隔離斷開，從而能夠?qū)⒐收系陌l(fā)生情況控制在一個區(qū)域間進行觀察，其能夠?qū)⒐收戏秶饾u縮小，也能便于觀察故障現(xiàn)象的變化情況。隔離檢查法與分段檢查法一起結(jié)合使用效果會更佳。

4 ?結(jié)語

DCS集散控制系統(tǒng)是采用控制分散、操作和管理集中的基本設(shè)計思想，采用多層分級、合作自治的結(jié)構(gòu)形式，能夠?qū)崿F(xiàn)對控制對象的集中管理和分散控制。DCS作為一種先進的集散控制系統(tǒng)，目前被廣泛應(yīng)用在電力、化工、石油等多個工業(yè)領(lǐng)域，并得到了良好的口碑。當(dāng)前，因為DCS系統(tǒng)的應(yīng)用，很多生產(chǎn)工序都依賴于其控制能力，然而DCS如果出現(xiàn)了故障，就會影響生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟效益。因此，一定要做好全面的預(yù)防維護措施，提高DCS系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和質(zhì)量，并深入了解DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以豐富的經(jīng)驗知識來對DCS系統(tǒng)的故障進行診斷和處理，保證故障以最快的時間處理得當(dāng)，降低DCS系統(tǒng)故障對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的影響。

參考文獻

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