摘要：本文介紹了DCS應用過程故障分析與處理，以及在設計、選型、應用和維護中的注意事項。
　　
　　一、概述
　　
　　隨著DCS系統(tǒng)的應用越來越廣泛，生產(chǎn)裝置及操作人員對其依賴性越來越嚴重。所以系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性問題更加突出。我們希望系統(tǒng)盡量不出現(xiàn)故障或出現(xiàn)故障能盡快查出故障所在，并盡快恢復系統(tǒng)正常運行。選擇合適、可靠的DCS系統(tǒng)很重要，但維護管理好系統(tǒng)使之保持安全穩(wěn)定長周期運行，降低故障率更顯重要。
　　
　　二、對自己使用的DCS系統(tǒng)安全可靠性要有準確的判斷，對存在的問題要及時解決。
　　
　　2.1系統(tǒng)規(guī)模要適中，要考慮到工序之間的參數(shù)關(guān)聯(lián)盡量實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，但不能貪大過于集中。
　　
　　華魯恒升大氮肥國產(chǎn)化DCS系統(tǒng)合計有8800個I/0點，分一二期建設，原計劃二期投用后二者合二為一，構(gòu)成一套完整的系統(tǒng)。但在實際運行中發(fā)現(xiàn)一二期裝置設備檢修不同時進行，造成DCS沒有檢修機會。同時整套系統(tǒng)28個操作站，25個控制站，只有1個PLUS站（工程師站），一旦PLUS站故障，對各操作站都有影響。于是在與DCS廠家共同研究并采取硬接線解決部分數(shù)據(jù)通訊問題后將系統(tǒng)*分為兩個獨立的系統(tǒng)，解決了影響安全穩(wěn)定運行和設備檢修的問題，可靠性大大增強。
　　
　　2.2系統(tǒng)要穩(wěn)定運行，外圍條件*。
　　
　?。?）2007年3月15日，華魯恒升大氮肥一二期DCS系統(tǒng)同時失去對生產(chǎn)裝置控制作用，原因是二者共用的UPS系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)因失電而自動關(guān)閉，險些造成重大事故。為解決此問題將一二期DCS系統(tǒng)分別采用不同的UPS電源，并采用雙電源結(jié)構(gòu)，*杜絕了事故根源。
　　
　?。?）2008年10月15日，華魯恒升大氮肥一期DCS與空壓機、氮壓機、膨脹機的通訊同時發(fā)生報警現(xiàn)象，且兩天內(nèi)出現(xiàn)兩次。經(jīng)檢查DCS卡件、接線、機組3500裝置均無異常。經(jīng)現(xiàn)場檢查并詢問操作人員得知出現(xiàn)報警時操作人員在DCS機柜旁使用手機，分析判為因電磁干擾造成通訊報警。后在機柜旁劃定警戒線并嚴格控制手機、對講機使用，沒再發(fā)生報警現(xiàn)象。
　　
　?。?）DCS操作站、控制柜定期除塵對減少操作站死機和卡件故障非常有效。
　　
　?。?）現(xiàn)場儀表檢修前對DCS相應端子進行拆線處理對DCS卡件和系統(tǒng)保護作用非常明顯。
　　
　?。?）為系統(tǒng)選用安全柵不僅能起到對現(xiàn)場的隔離和防暴作用，同時對系統(tǒng)也是很好的保護屏障。我們對比同樣在94年投用的同一品牌的兩套系統(tǒng)，使用安全柵的DCS系統(tǒng)卡件故障機率比不用安全柵的系統(tǒng)低40％以上。
　　
　　（6）系統(tǒng)卡件對腐蝕性氣體非常敏感。在對華魯恒升硫回收崗位DCS故障的分析與總結(jié)中，我們提出采用雙層門窗密封，然后采用正壓通風的方式，較好地解決了卡件、交換機、電源模塊損壞頻繁的問題。
　　
　　2.3系統(tǒng)谷王妥都件具有一定的壽命周期，應在其預期壽命結(jié)束前及時進行更新?lián)Q代，避免系統(tǒng)出現(xiàn)突然故障引起設備、工藝事故。
　　
　?。╨）華魯恒升RS-3系統(tǒng)在使用6-8年后操作站硬盤和I/0卡件的保險陸續(xù)出現(xiàn)故障。經(jīng)過對操作站進行通用化改造并計劃性更換保險后系統(tǒng)進入又一個相對穩(wěn)定期。
　　
　?。?）系統(tǒng)使用的電源部件發(fā)熱量較大、繼電器動作頻繁、顯示器、硬盤等屬于壽命周期短容易損壞的部件，應準備備件并定期更換。
　　
　　2.4系統(tǒng)軟件隨著廠家不斷功能完善和硬件版本的升級也要及時進行升級，確保系統(tǒng)運行更安全更。
　　
　　三、DCS系統(tǒng)的維護與管理
　　
　　在日常工作中，加強對系統(tǒng)的維護是防范系統(tǒng)故障發(fā)生提高系統(tǒng)安全可靠性的重要保障。
　　
　　3.1系統(tǒng)的日常維護是DCS系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎，主要的維護工作有以下幾點：
　　
　?。╨）完善DCS系統(tǒng)管理制度。
　　
　?。?）保證空調(diào)設備穩(wěn)定運行，保證室溫變化小于±5℃/h，避免由于溫度、濕度急劇變化導致在系統(tǒng)設備上的凝露。
　　
　　（3）加強防靜電措施和良好的屏蔽，盡量避免電磁場對系統(tǒng)的干擾。系統(tǒng)正常運行時，室內(nèi)禁止使用電動工具，大功率電氣設備應遠離系統(tǒng)至少20米。如前述的空壓機、氮壓機通訊報警即屬于這類問題。
　　
　　（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。定期清洗系統(tǒng)降溫風扇和機柜過濾網(wǎng)。顯示器每半年至少拆檢檢除塵一次，DCS卡件每年至少除塵一次。否則容易造成操作站死機、運行速度慢等故障，情況嚴重的會造成卡件損壞。
　　
　?。?）控制室要有安全可靠的接地系統(tǒng)等。接地方面，系統(tǒng)一定要有獨立的接地極，接地電阻小于4歐姆。
　　
　?。?）嚴禁使用非正版軟件和安裝與系統(tǒng)無關(guān)的軟件。軟件備份應在控制室和之外的地方分別存放。
　　
　　3.2預防性維護
　　
　　每年應利用大修進行一次預防性的維護，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)應進行*的維護，內(nèi)容包括：
　　
　?。?）系統(tǒng)冗余測試：對冗余電源、服務器、控制器、通訊網(wǎng)絡進行冗余測試。
　　
　?。?）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。
　　
　　（3）系統(tǒng)供電、接地系統(tǒng)檢修檢查。并對UPS進行供電能力測試和實施放電試驗。對接地極進行接地電阻測試。
　　
　?。?）對系統(tǒng)卡件進行點檢。
　　
　　3.3故障性維護
　　
　　對DCS系統(tǒng)故障維護的關(guān)鍵是快速、準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)如下幾點：
　　
　?。?）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。2008年，華魯恒升DCS維護人員巡檢發(fā)現(xiàn)DeltaV系統(tǒng)網(wǎng)絡間斷報警，經(jīng)過對網(wǎng)絡檢查并在線替換部件后判斷為凈化機柜室內(nèi)光電轉(zhuǎn)換器工作不穩(wěn)定。
　　
　　（2）對于系統(tǒng)硬件故障報警一定要讓操作人員清楚報警含義，他們是報警的*發(fā)現(xiàn)者。將報警信息及時通知DCS維護人員能有效降低故障對生產(chǎn)的影響。
　　
　　四、DCS系統(tǒng)故障診斷與處理
　　
　　DCS系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，用zui短時間淮確分析和診斷故障發(fā)生的部位和原因是當務之急。根據(jù)我們的經(jīng)驗，系統(tǒng)故障處理應注意以下幾個方面：
　　
　?。╨）首先檢查是否為操作人員、維修人員誤操作引起的故障。如：因退出操作權(quán)限而不能操作，手動調(diào)節(jié)時鍵盤輸人數(shù)據(jù)錯誤，聯(lián)鎖切換不當，回路檢修造成短路或接地，等等。
　　
　?。?）利用DCS系統(tǒng)的自診斷測試功能和硬件故障指示燈來確認故障原因和故障所在。分清是儀表故障還是DCS系統(tǒng)故障，若是DCS系統(tǒng)故障，進一步判斷出是硬件故障還是軟件故障。
　　
　?。?）進行DCS卡件更換時一定要確認能否在線更換，冗余卡件切換對工作是否有影響。2007年，華魯恒升大氮肥系統(tǒng)在更換冗余電源卡時出現(xiàn)控制器不工作現(xiàn)象，原因是主電源卡輸出電壓低，冗余電源卡拔掉后，控制器因主電源卡電壓低而不工作。
　　
　?。?）進行軟件故障處理并需要下裝時，要確認系統(tǒng)是否允許在線下裝。比較可靠的方法是進行增量下裝，同時將下裝可能影響的參數(shù)和閥門強制手動，可以有效避免對設備運行的影響。
　　
　?。?）系統(tǒng)故障一定要查清原因，否則可能會造成替換上的卡件或模塊會再次損壞。
　　
　?。?）根據(jù)我們的經(jīng)驗，系統(tǒng)軟件下裝、停送電操作執(zhí)行唱票、復誦制度對杜絕誤操作，提高檢修過程的安全可靠性，具有非常明顯的作用。
　　
　　五、結(jié)束語
　　
　　總之，選用了一套好的DCS系統(tǒng)很重要，但正確使用并維護好它更重要，應加強對系統(tǒng)的管理與維護。同時加強對維護及操作人員的系統(tǒng)培訓工作，減少人為因素對系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)安全可靠性。在此基礎上我們才能進一步開發(fā)利用。
　　
　　作者簡介：
　　
　　劉煥發(fā)（1969-）男，山東德州人，中共黨員，工程師，上海交通大學儀器科學與工程系在讀工程碩士，目前就職于山東華魯恒升化工股份有限公司，主要從事自動化儀表方面的研究、應用開發(fā)與優(yōu)化。參與了我國*套大型國產(chǎn)化氮肥裝置DCS設計、軟件組態(tài)、調(diào)試與控制優(yōu)化工作，在水煤漿氣化爐自動控制、DCS應用維護與優(yōu)化方面有較豐富的經(jīng)驗。