DCS系统应用与维护经验浅谈

　　摘要：本文介绍了DCS应用过程故障分析与处理，以及在设计、选型、应用和维护中的注意事项。
　　
　　一、概述
　　
　　随着DCS系统的应用越来越广泛，生产装置及操作人员对其依赖性越来越严重。所以系统的安全性、可靠性、稳定性问题更加突出。我们希望系统尽量不出现故障或出现故障能尽快查出故障所在，并尽快恢复系统正常运行。选择合适、可靠的DCS系统很重要，但维护管理好系统使之保持安全稳定长周期运行，降低故障率更显重要。
　　
　　二、对自己使用的DCS系统安全可靠性要有准确的判断，对存在的问题要及时解决。
　　
　　2.1系统规模要适中，要考虑到工序之间的参数关联尽量实现数据共享，但不能贪大过于集中。
　　
　　华鲁恒升大氮肥国产化DCS系统合计有8800个I/0点，分一二期建设，原计划二期投用后二者合二为一，构成一套完整的系统。但在实际运行中发现一二期装置设备检修不同时进行，造成DCS没有检修机会。同时整套系统28个操作站，25个控制站，只有1个PLUS站（工程师站），一旦PLUS站故障，对各操作站都有影响。于是在与DCS厂家共同研究并采取硬接线解决部分数据通讯问题后将系统*分为两个独立的系统，解决了影响安全稳定运行和设备检修的问题，可靠性大大增强。
　　
　　2.2系统要稳定运行，外围条件*。
　　
　　（1）2007年3月15日，华鲁恒升大氮肥一二期DCS系统同时失去对生产装置控制作用，原因是二者共用的UPS系统出现故障，系统因失电而自动关闭，险些造成重大事故。为解决此问题将一二期DCS系统分别采用不同的UPS电源，并采用双电源结构，*杜绝了事故根源。
　　
　　（2）2008年10月15日，华鲁恒升大氮肥一期DCS与空压机、氮压机、膨胀机的通讯同时发生报警现象，且两天内出现两次。经检查DCS卡件、接线、机组3500装置均无异常。经现场检查并询问操作人员得知出现报警时操作人员在DCS机柜旁使用手机，分析判为因电磁干扰造成通讯报警。后在机柜旁划定警戒线并严格控制手机、对讲机使用，没再发生报警现象。
　　
　　（3）DCS操作站、控制柜定期除尘对减少操作站死机和卡件故障非常有效。
　　
　　（4）现场仪表检修前对DCS相应端子进行拆线处理对DCS卡件和系统保护作用非常明显。
　　
　　（5）为系统选用安全栅不仅能起到对现场的隔离和防暴作用，同时对系统也是很好的保护屏障。我们对比同样在94年投用的同一品牌的两套系统，使用安全栅的DCS系统卡件故障机率比不用安全栅的系统低40％以上。
　　
　　（6）系统卡件对腐蚀性气体非常敏感。在对华鲁恒升硫回收岗位DCS故障的分析与总结中，我们提出采用双层门窗密封，然后采用正压通风的方式，较好地解决了卡件、交换机、电源模块损坏频繁的问题。
　　
　　2.3系统谷王妥都件具有一定的寿命周期，应在其预期寿命结束前及时进行更新换代，避免系统出现突然故障引起设备、工艺事故。
　　
　　（l）华鲁恒升RS-3系统在使用6-8年后操作站硬盘和I/0卡件的保险陆续出现故障。经过对操作站进行通用化改造并计划性更换保险后系统进入又一个相对稳定期。
　　
　　（2）系统使用的电源部件发热量较大、继电器动作频繁、显示器、硬盘等属于寿命周期短容易损坏的部件，应准备备件并定期更换。
　　
　　2.4系统软件随着厂家不断功能完善和硬件版本的升级也要及时进行升级，确保系统运行更安全更。
　　
　　三、DCS系统的维护与管理
　　
　　在日常工作中，加强对系统的维护是防范系统故障发生提高系统安全可靠性的重要保障。
　　
　　3.1系统的日常维护是DCS系统稳定运行的基础，主要的维护工作有以下几点：
　　
　　（l）完善DCS系统管理制度。
　　
　　（2）保证空调设备稳定运行，保证室温变化小于±5℃/h，避免由于温度、湿度急剧变化导致在系统设备上的凝露。
　　
　　（3）加强防静电措施和良好的屏蔽，尽量避免电磁场对系统的干扰。系统正常运行时，室内禁止使用电动工具，大功率电气设备应远离系统至少20米。如前述的空压机、氮压机通讯报警即属于这类问题。
　　
　　（4）注意防尘，现场与控制室合理隔离，并定时清扫，保持清洁，防止粉尘对元件运行及散热产生不良影响。定期清洗系统降温风扇和机柜过滤网。显示器每半年至少拆检检除尘一次，DCS卡件每年至少除尘一次。否则容易造成操作站死机、运行速度慢等故障，情况严重的会造成卡件损坏。
　　
　　（5）控制室要有安全可靠的接地系统等。接地方面，系统一定要有独立的接地极，接地电阻小于4欧姆。
　　
　　（6）严禁使用非正版软件和安装与系统无关的软件。软件备份应在控制室和之外的地方分别存放。
　　
　　3.2预防性维护
　　
　　每年应利用大修进行一次预防性的维护，以掌握系统运行状态，消除故障隐患。大修期间对DCS系统应进行*的维护，内容包括：
　　
　　（1）系统冗余测试：对冗余电源、服务器、控制器、通讯网络进行冗余测试。
　　
　　（2）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。
　　
　　（3）系统供电、接地系统检修检查。并对UPS进行供电能力测试和实施放电试验。对接地极进行接地电阻测试。
　　
　　（4）对系统卡件进行点检。
　　
　　3.3故障性维护
　　
　　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，故障维护中的一些经验总结如下几点：
　　
　　（1）DCS系统往往具有丰富的自诊断功能。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。2008年，华鲁恒升DCS维护人员巡检发现DeltaV系统网络间断报警，经过对网络检查并在线替换部件后判断为净化机柜室内光电转换器工作不稳定。
　　
　　（2）对于系统硬件故障报警一定要让操作人员清楚报警含义，他们是报警的*发现者。将报警信息及时通知DCS维护人员能有效降低故障对生产的影响。
　　
　　四、DCS系统故障诊断与处理
　　
　　DCS系统一旦出现故障，用zui短时间淮确分析和诊断故障发生的部位和原因是当务之急。根据我们的经验，系统故障处理应注意以下几个方面：
　　
　　（l）首先检查是否为操作人员、维修人员误操作引起的故障。如：因退出操作权限而不能操作，手动调节时键盘输人数据错误，联锁切换不当，回路检修造成短路或接地，等等。
　　
　　（2）利用DCS系统的自诊断测试功能和硬件故障指示灯来确认故障原因和故障所在。分清是仪表故障还是DCS系统故障，若是DCS系统故障，进一步判断出是硬件故障还是软件故障。
　　
　　（3）进行DCS卡件更换时一定要确认能否在线更换，冗余卡件切换对工作是否有影响。2007年，华鲁恒升大氮肥系统在更换冗余电源卡时出现控制器不工作现象，原因是主电源卡输出电压低，冗余电源卡拔掉后，控制器因主电源卡电压低而不工作。
　　
　　（4）进行软件故障处理并需要下装时，要确认系统是否允许在线下装。比较可靠的方法是进行增量下装，同时将下装可能影响的参数和阀门强制手动，可以有效避免对设备运行的影响。
　　
　　（5）系统故障一定要查清原因，否则可能会造成替换上的卡件或模块会再次损坏。
　　
　　（6）根据我们的经验，系统软件下装、停送电操作执行唱票、复诵制度对杜绝误操作，提高检修过程的安全可靠性，具有非常明显的作用。
　　
　　五、结束语
　　
　　总之，选用了一套好的DCS系统很重要，但正确使用并维护好它更重要，应加强对系统的管理与维护。同时加强对维护及操作人员的系统培训工作，减少人为因素对系统的影响，提高系统安全可靠性。在此基础上我们才能进一步开发利用。
　　
　　作者简介：
　　
　　刘焕发（1969-）男，山东德州人，中共党员，工程师，上海交通大学仪器科学与工程系在读工程硕士，目前就职于山东华鲁恒升化工股份有限公司，主要从事自动化仪表方面的研究、应用开发与优化。参与了我国*套大型国产化氮肥装置DCS设计、软件组态、调试与控制优化工作，在水煤浆气化炉自动控制、DCS应用维护与优化方面有较丰富的经验。