DCS系统的管理与维护

DCS系统的管理与维护【摘要】集散控制系统(DCS)目前已在各个企业中广泛应用，通过不断强化DCS系统管理，可使DCS系统的维护和检修更加科学化化和规范化，从而保证系统始终处于长周期安全稳定状态。一、概述随着工业自动化技术的快速发展，DCS系统在企业中得到了广泛的应用。以陕西蓝星玻璃有限公司为例，自投产起就使用了青岛新华控制工程有限公司集中分散控制系统（DCS)，作为生产控制系统。虽然DCS系统是由电子元伴和大规模集成电路构成，结构紧密，而且控制部件采用冗余容错技术，运行可靠性提高。但是受安装环境因素（温度、温度、尘埃、腐蚀、电源、嗓声，接地阻抗，震动和鼠害等）和使用方法（元器件老化和软件失效等）的影响，不能保证DCS系统长期可靠、稳定地运行，而DCS作为工艺生产监控的重要组成部分，决定着整个生产的稳定与运行。加之玻璃生产过程中温度高、粉尘大的特点，容易出现故障，如不及时处理，会导致严重后果，甚至会使整个系统崩溃造成停车，发生不可挽回的重大损失。因此，企业对整个DCS系统要求越来越高，既希望系统尽量少出故障，且系统一但出现故障，能尽快诊断出故障部位，并尽快修复处理，使系统重新工作。因此，管理和维护好DCS系统是一个重要的问题。DCS系统的日常维护与检修简单地总结了以下几点，分析如下：二、维护前的准备工作为提高DCS系统的维护工作水平，必须做好下面几点工作：（一）了解系统总体设计思路’不仅要关注DCS系统软，硬件及外围设备，还应考虑与DCS系统相关的外部设备及条件，如：空调、电源、接地等内容，根据设计方案握供的文档资料，熟悉DCS系统结构和功能构成，使自己对系统有一个整体认识。如现阶段我公司联合一、二线投入运行的DCS控制系统在结构上上基本相同，都是由控制器、电源、I/O模件、通信模块、机架、通信网络及人机接口组成的，所不同的只是控制器、电源、通信网络、工程师站的冗余情况不同，I/O模件点数或通道数不周，机架所带楔件数量不同而已。（二）熟悉系统外部接线了解各功能模块的控制原理，形成各模块的信息流与控制流既念。结合外部接线图，以功能模块为单元在系统硬件中逐个走几遍，直到能够比较清楚的知道功能控制与信息反馈实际走向。（三）了解系统仪表和控制元件信息结合各仪表的产品使用说明书，熟知各部件如控制器、IO卡件、电源等的指示灯所代表的信息如：工作状态、故障提示，这在硬件设计的自诊断功能日趋完善和普及的现在更为重要，其自诊断信息覆盖了我们在日常维护工作中所需的大部分信息，是系统故障维修的基本入手点之一。（四）系统的备份系统的备份主要要做好两方面的工作：1、软件备份：包括操作系统、驱动程序、紧急启动盘（特别是对WinNT系统）、控制系统软件、Keycode盘、控制组态数据库，并确保控制组态数据是最新的和完整的。针对实际使用中的光盘和软盘的容易磨损的缺点，注意多做备份，并采用移动硬盘、U盘、硬盘等备份形式确保各软件的保存。2、硬件备份：对易损、使用周期短的郎件和关键部件如键盘鼠标、I/O模块、电源、通讯卡等都应根据实际情况作适量的备份。DCS系统备件的存放应满足制造厂的要求，定期对备件进行检查。当DCS装置发生故障，需用备件更换时，使用前必须对备件进行功能测试，以防患于未然。三、DCS系统的维护（一）DCS系统的日常维护系统的日常维护是DCS系统稳定高效运行的基础，主要的维护工作有以下几点：l、制定严格的管理措施，无关人员一律不得进入工程师站。热工人员因工作确需进入工程师站的，应办理工作票，并严格执行安全措施后方可进入工作。系统维护人员每天至少巡检两次，巡回检查时，检查控制主机、显示器、鼠标、键盘等硬件是否完好，通过卡件状态指示灯、故障诊断画面，查看是否有故障提示，实时监控工作是否正常。并向操作人员了解当班仪表运行情况，及时处理DCS系统运行中出现的问题。2、尽量避免电磁场对系统的干扰。避免移动运行中的操作站、显示器以及避免拉动或碰伤设备连接电缆和通讯电缆。系统上电后，通信接头不能与机柜等导电体相碰，互为冗余的通信线、通信接头不能碰在一起，以免烧坏通信网卡．3、注意防尘。现场与控制室合理隔离并定时清扫，保持清洁，保证DPU柜内洁净度、温度、湿度不超标，防止粉尘对元件运行及散热产生不良影响，减少发生此种故障的概率。4、做好控制子目录文件的备份。各自控回路的PID参数、调节器正反作用等系统数据记录工作，严禁使用非正版软件和安装与系统无关软件。5、从外部接入的信号、控制电缆，应保证无接错等现象，防止外部电流窜入，对卡件造成损坏．（二）预防维护每年应利用检修进行一次预防性的维护、校准，应和工艺人员密切配合，了解工艺停车时间和设备检修计划，对DCS系统从系统冗余测试、系统供电线路、接地系统到现场设备应进行彻底的维护，以掌握系统运行状态，消除故障隐患。内容包括：模件组态的备份；核实控制模件标志和地址；对冗余电源，服务器、控制器、卡件、通讯网络连行冗余测试：操作站、控制站停电检修，包括计算机内部、控制站机笼、电源箱等部件的灰尘清理.检查及紧固控制柜接线，并对UPS进行供电能力测试和实施放电操作：接地系统检修，包阔端子检查、对地电阻测试；外围设备检修，冷却风扇检修，电源测试：重要测量和保护信号线路绝缘检查；电子室温度、湿度及含尘量检修前测试，检修后复查；卡件电源及冗余卡件的切换试验；报警及保护功能测试；通讯、手操盘检查等。大修后系统维护负责人应确认条件具备方可上电，并应严格遵照上电步骤进行。（三）故障的维护对DCS系统故障维护的关键是快速、准确地判断出故障点的位置。系统维护人员应对系统维护技术难度和可操作性有一定的认识，了解应具备的维护工具，当检测到错误后，收集尽可能多的信息，根据发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。出现问题要及时制定可行的维护方案，通过有效的发现故障并对模件进行维修来使故障对系统的影响最小。1、DCS系统的各部分的设计有相应的自诊断功能，系统能及时对挂在总线上或网络上的各同路及功能模块进行周期诊断。通过诊断，如发现异常现象，其内容就被编成代码或相应的故障提示，经由总线的操作站传递信息，从而在CRT上显示和报告故障发生的位置。通过CRT了解故障情况后，应进一步通过机柜里插卡或者模块上的一系列发光二极管的显示状态，查询不正常状态的故障内容。插卡或模块外部的故障则要逐步检查分析在系统发生故障时，一定要充分利用这一功能来分析和判断故障的部位和原因，诊断：(1)是否为使用不当引起的故障。这类故障常见的有供电电源故障、端子接线故障、模块安装错误、现场操作错误等。由于DCS系统都带冗余控制功能，电源、控制器和I/0卡件都带有冗余，在查明故障原因和所在地后，带电更换相应的设备，更换时必须带防静电手环，小心谨慎，不能把故障扩大，避免造成更大的损失。若是软件故障，还应确定是系统软件故障还是应用软件故障。这类故障是软件本身所包含的错误所引起的。系统软件是DCS系统所带来的，若设计考虑不周，在执行中一但条件满足就会引发故障，造成停机或死机等现象。若是系统软件有故障，可重启后看是否能恢复正常或重新装载系统软件，重新启动后能否能恢复正常。此类故障并不常见。2、在实际工程应用中，由于应用软件工作复杂，工作量大，因此应用软件错误几乎难以避免，这就要求在DCS系统调试及试运行中十分认真：仔细，及时发现并解决。若应用软件故障，可检查用户编写的程序和组态的所有数据，找出故障原因，根据需要重新安装相应的软件，特别要指出的是安装时必须按安装说明书的步骤进行安装，并要满足软件的安装要求，比如操作系统需要打到补丁多少版本等：恢复组态文件到DCS操作站，并启动操作站，观察24小时。另外，充分利用系统厂家提供的故障检查流程图和故障诊断也是快速诊断和判断处理故障的方法。3、当某一生产状态异常或报警时，我们也可以先找到反映此状态的现场仪表设备，然后顺着信号向上传递的方向，用仪器逐—检查信号的正误，直到查出故障所在；根据报警，可以直接找到故障点，并且还可通过报警的消除来验证维修结果。例某个卡件故障灯闪烁或者卡件上全部数据都为零，可能的原因是组态信息有错、卡件处于备用状态而冗余端子连接线未接、卡件本身故障、该槽位没有组态信息等。与生产过程直接联系的各种变送器、各种开关、执行机构、负载及各种温度的一次元件等若发生故障，直接彭响DCS系统的控制功能及操作人员对工艺参数的监视，从而给工艺操作带来一定困难．在目前的DCS控制系统设计中，这类故障占绝大部份，由于现场测量仪表发展日新月异，测量对象较为繁杂，点数相对较多。此类故障调试过程中发生最多，原因最为复杂，处理起来难度较大。个人不完全统计为线路故障量的40%左右。这类故障的处理要求维护人员对常规仪表的故障处理比轻熟练，在实际处理过程中，要结合实际情况加以分析和处理以保证故障处理的及时性及准确性．4、当出现较大规模的硬件故障时，最大的可能是由DCS系统环境维护不力而造成的系统运行故障，除当时采取紧急备件更换和系统清扫工作外，还要及时和厂家取得联系，由厂家专业技术支持工程师进—步确认和排除故障。四、结束语搞好DCS系统的维护和检修不是一件容易的事，作为系统维护人员应根据系统配置和生产设备控制情况，善于学习，勇于钻研，经常总结经验和规律，做到预防性维护、日常维护紧密配合，就一定能把这项工作做好，减少人为因素对系统的影响，减少故障率，减轻劳动力，确保系统安全可靠的运行，使DCS仪表系统为生产服务。