控制系統(tǒng)中常見故障分析及處理

1、控制系統(tǒng)中常見故障及處理控制系統(tǒng)中常見故障及處理1一、引言2二、DCS系統(tǒng)概述2（一）DCS系統(tǒng)產(chǎn)生和發(fā)展2（二）DCS系統(tǒng)特點3三、DCS控制系統(tǒng)故障分類3（一）硬件故障3（二）軟件故障4（三）人為故障4（四）儀表人員工藝流程不熟造成的故障4四、DCS系統(tǒng)故障防范措施5（一）DCS系統(tǒng)運行與管理5（二）UPS電源防范措施5（三）DCS系統(tǒng)抗干擾措施5（四）DCS系統(tǒng)防病毒措施6（五）聯(lián)鎖切投管理制度6五、參考文獻：6單位：湖北雙環(huán)科技股份有限公司 作者：劉 勇 編輯時間：2009年5月25日關(guān)鍵詞：分散控制系統(tǒng) 主控 領(lǐng)域 論文摘要：隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展,對工業(yè)自控系統(tǒng)計算機的要求業(yè)越來越

2、高,只有功能強,可靠性高,有更好的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力,靈敏行高的高精密的自控系統(tǒng)才能更好的保證和提高化工行業(yè)的產(chǎn)量和質(zhì)量.真正實現(xiàn)無人職守。目前，分散控制系統(tǒng)(DCS)以先進的技術(shù)、豐富的控制功能、可靠的工作性能等優(yōu)勢，占據(jù)了大、中型化工生產(chǎn)企業(yè)及石化行業(yè)的主控領(lǐng)域。本人結(jié)合多年的工作實踐，對DCS控制系統(tǒng)中常見的故障的處理辦法做介紹，供大家參考論證。一、引言20世紀70年代中期，以計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、圖形顯示技術(shù)(既4C技術(shù))相結(jié)合發(fā)展起來的新型過程控制系統(tǒng)DCS系統(tǒng)(Distributed Control System,分散控制系統(tǒng))，由于采用“管理集中、控制分散”的設(shè)計方法，

3、也稱為集散控制系統(tǒng)，它徹底避免了集中控制系統(tǒng)中因中心計算機故障而導(dǎo)致整個過程控制系統(tǒng)癱瘓的現(xiàn)象，將危險分散，系統(tǒng)各部分的故障不影響其他部分的正常工作，因而具有更高的安全可靠性，可分布于較大地域，能進行大型生產(chǎn)過程的實時控制，模擬量數(shù)據(jù)處理功能和運算功能強，能勝任大型和控制狀況復(fù)雜的過程控制系統(tǒng)，而且還可以實現(xiàn)在線優(yōu)化、實時調(diào)度、統(tǒng)計管理等功能。已廣泛應(yīng)用于石化、電力、冶金等大型工業(yè)領(lǐng)域。隨著工業(yè)發(fā)展的需求，合成、煤造氣在很多重要參數(shù)和控制手段上都有了很大的提高。作為造氣的靈魂分散式控制系統(tǒng)(簡稱DCS系統(tǒng))實現(xiàn)了過程控制、過程管理的現(xiàn)代化。在這種情況下，如果DCS系統(tǒng)出現(xiàn)異常，將會使系統(tǒng)失控，

4、出現(xiàn)不可預(yù)知的事故，甚至導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等事故，給企業(yè)帶來嚴重損失。 二、DCS系統(tǒng)概述 （一）DCS系統(tǒng)產(chǎn)生和發(fā)展 1975年至80年代前期為第一代產(chǎn)品。1975 年美國最大的儀表控制公司霍尼韋爾首次向世界推出了它的綜合分散控制系統(tǒng)TDC2000 (Total Distributed Control -2000) , 這一系統(tǒng)的發(fā)表, 立即引起美國工業(yè)控制界高度評價, 稱之為“最鼓舞人心的事件”。世界各國的各大公司也紛紛仿效, 推出了一個又一個集散系統(tǒng), 從此過程控制進入了集散系統(tǒng)的新時期。 80年代中期至90年代前期為第二代產(chǎn)品。隨著計算機的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)開發(fā)使各控制廠商更多地采用商業(yè)計算機的技

5、術(shù), 80年代末許多公司推出新一代的集散系統(tǒng), 其主要特征是新系統(tǒng)的局部網(wǎng)絡(luò)采用MA P 協(xié)議; 引用智能變送器與現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu); 在控制軟件上引入PLC 的順序控制與批量控制,使DCS 也具有PLC 的功能。 90年代中期至21世紀初為第三代產(chǎn)品。至90 年代初各國知名的DCS 有: Bailey 的IN F I90, Rosemount 的RS3, WestHoose 的WDPF, Leeds & Nonthrup 的MAX1000,日本橫河的CEN TUM。這里所提到的均為大型的DCS, 為了適應(yīng)市場的需要各廠商也開發(fā)了不少中小型的DCS 系統(tǒng)如S9000,MAX2, LXL ,A

6、 2 PACS 等等。 目前DCS發(fā)展到第四代。第四代DCS的最主要標(biāo)志是:Information(信息化)和Integration(集成化)。因此，與其說第四代DCS是一套綜合的控制系統(tǒng)，更不如說它是一套集成化的綜合信息系統(tǒng)。 （二）DCS系統(tǒng)特點 DCS 系統(tǒng)具有較高的靈活性與擴展性。具有先進的過程操作畫面(動態(tài)流程畫面。分組回路畫面?？偯伯嬅?。報警畫面。趨勢記錄畫面等)， 具有各種控制功能， 運算功能， 并能實現(xiàn)工藝參數(shù)趨勢預(yù)測， 歷史數(shù)據(jù)顯示和各種報警功能。從而實現(xiàn)對工藝生產(chǎn)全過程的集中監(jiān)視、控制和管理。同時 DCS 系統(tǒng)的各種模塊能夠帶電插拔、更換， 這些都是常規(guī)儀表所不具備的或需要

7、經(jīng)過復(fù)雜的組合才能實現(xiàn)。 三、DCS控制系統(tǒng)故障分類 （一）硬件故障 這類故障是指過程控制層的故障，主要是DCS系統(tǒng)中的模塊，特別是I/O模塊損壞造成的故障，其次是DCS接地不牢靠，導(dǎo)致卡件損壞。這類故障一般比較明顯且影響也是局部的，比如：參數(shù)顯示沒有變化，排除現(xiàn)場儀表故障可能后仍不能操作執(zhí)行機構(gòu)和電動門等。它們主要是由于使用不當(dāng)或使用時間較長，模塊內(nèi)元件老化所致。如果模塊周圍的環(huán)境灰塵超標(biāo)、溫度高、濕度大將會大大縮短模塊的使用壽命，因此鑒于DCS系統(tǒng)對溫度、濕度、清潔度的嚴格要求。在安裝前，操作室尤其是過程控制室的土建、安裝、電氣、裝修工程必須完工，如在夏季，空調(diào)要及時啟用。另外，尤其在管道

8、夾層上過程控制室，其盤柜的電纜孔洞一定要封堵好，否則，一旦管道漏汽竄入盤柜，即有可能造成重大故障。（二）軟件故障 這一類故障是軟件本身的錯誤引起的。一般出現(xiàn)在DCS系統(tǒng)投運調(diào)試階段，因為應(yīng)用軟件程序復(fù)雜，工作量大，所以應(yīng)用軟件錯誤難以避免，這就要求在DCS調(diào)試試運階段組態(tài)人員和運行人員應(yīng)十分認真，及時發(fā)現(xiàn)并配合DCS系統(tǒng)調(diào)試人員解決問題，此類故障在DCS系統(tǒng)正常運行后很少見。第二類故障就是在系統(tǒng)正常運行時需增加控制點，在線修改程序?qū)е孪到y(tǒng)出錯或者死機，這就要求DCS編程組態(tài)人員對系統(tǒng)非常熟悉，預(yù)先做好控制方案，再進行實施，實施前必須做好程序備份，避免錯誤發(fā)生時，可及時挽救不必要的損失。 （三）

9、人為故障 失誤原因多種多樣，有維護人員操作錯誤、專業(yè)水平欠佳、監(jiān)護不到位、沒有進行事故預(yù)想、管理有漏洞等原因。在實際運行操作中，有時會出現(xiàn)DCS系統(tǒng)某功能不能使用，但實際上DCS系統(tǒng)并沒問題，而是操作人員操作不熟練或操作人員錯誤操作引起的。因此DCS系統(tǒng)供貨廠家應(yīng)及時向運行人員提供DCS操作手冊，初次使用DCS系統(tǒng)的操作工要經(jīng)過培訓(xùn)后才能上崗操作。（四）儀表人員工藝流程不熟造成的故障    此種現(xiàn)象在各廠中普遍存在，操作員對儀表人員依賴性過大，而儀表人員平時不能進入控制室的規(guī)定實際上也制約了儀表人員對DCS的深入了解，另外由于儀表人員長時間的不接觸DCS系統(tǒng)造成缺

10、陷出現(xiàn)時不能及時準(zhǔn)確的處理。筆者遇到過這樣一種情況，一個串級均勻控制(形式上和普通串級控制一樣)被操作員當(dāng)作普通串級控制來設(shè)置PID參數(shù)，結(jié)果可想而知，怎么也控制不好。如果操作員能與儀表技術(shù)人員密切配合，相信儀表技術(shù)人員能分清串級均勻控制和普通串級控制的區(qū)別，從而給予操作員在參數(shù)調(diào)整方向上的指導(dǎo)。因此，現(xiàn)在儀表人員平時不能進入控制室的規(guī)定利弊兼有，如果能讓部分儀表人員參與到操作員的日常工作，將會對操作員和儀表人員的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)的增長大有好處。四、DCS系統(tǒng)故障防范措施 （一）DCS系統(tǒng)運行與管理 1DCS系統(tǒng)的運行管理是指計算機系統(tǒng)日常點檢，各種軟件管理，備件管理，文件歸檔管理等；加強軟件管理

11、，組態(tài)的修改必須按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，同時必須及時備份修改前后的所有組態(tài)信息，存檔備查；當(dāng)DCS裝置發(fā)生故障，需用備件更換時，使用前必須對備件進行功能測試，以防患于未然。 2DCS系統(tǒng)檢修管理是DCS系統(tǒng)檢修時必須要有合理的檢修工藝和程序，應(yīng)重視DCS系統(tǒng)檢修項目和周期，檢修項目依據(jù)DCS系統(tǒng)設(shè)備特點，隨工藝設(shè)備大修至少進行以下項目的檢修:軟件的備份，核實控制模件標(biāo)志和地址；清掃電源、模件及防塵濾網(wǎng)，檢查及緊固控制柜接線，接地系統(tǒng)檢查，冷卻風(fēng)扇檢修，電源測試；重要測量和保護信號線路絕緣檢查；控制室溫度、濕度及含塵量檢修前測試；對UPS供電設(shè)備進行清掃，對操作站進行清掃，通訊進行檢查等。 （二）UPS

12、電源防范措施 定期用紅外線測溫儀測量關(guān)鍵接線端子的溫度，做好技術(shù)檔案記錄，注意溫升；用萬用表測量主電源與備用電源電壓，做好記錄，注意電壓波動；利用大、小修停機期間做電源切換試驗。切換是否正常，切換時間間隔是否符合技術(shù)規(guī)范；電廠是一個高電壓、大電流、強磁場干擾的環(huán)境，必須進行計算機接地系統(tǒng)的檢查。 （三）DCS系統(tǒng)抗干擾措施 在中央控制室四周墻壁粉刷之前，先釘上一層鋼絲網(wǎng)，再與電氣保護PE接地系統(tǒng)相連?？梢杂行У姆乐垢邏狠旊娋€距離產(chǎn)生的強電磁場干擾?；蛘吒邏狠旊娋€改為埋地溝敷設(shè)，也可以解決高壓工頻強電磁場對DCS干擾的危害。中控室建筑整體結(jié)構(gòu)上是鋼筋混凝上梁柱頂面澆筑及磚砌墻。對DCS也具有良好

13、的抗干擾作用。地面是水磨石上加500mm高立柱架空的抗靜電活動地板。防靜電接地與PE系統(tǒng)相連。另外，各機柜的型鋼基礎(chǔ)底座也與PE相連。采用上述措施從總體環(huán)境上對DCS的抗干擾性能起了重要的作用。 從現(xiàn)場儀表至中控室DCS的儀表電纜，主要采用鋼帶鎧裝阻燃型對絞總屏蔽或分屏蔽計算機電纜。這樣對儀表電纜的抗干擾性實行雙重保護：外鋼帶鎧裝層及中間接線箱外殼與就地電氣接地站相連，可直接對外界起抗強電磁干擾的作用；內(nèi)層銅絲編織層全部匯集到中控室IE接地母排上接地，起到了抗電場干擾的保護作用。 （四）DCS系統(tǒng)防病毒措施 首先確保DCS系統(tǒng)前期設(shè)計階段，盡量形成局部獨立的控制網(wǎng)絡(luò)，如果有MIS系統(tǒng)的接入要求，可在接入公司局域網(wǎng)的DCS系統(tǒng)上安裝企業(yè)版殺毒軟件和防火墻軟件客戶端，確保DCS系統(tǒng)的信息安全，同時禁止插拔USB等移動存儲設(shè)備，防止病毒通過其他媒體介質(zhì)傾入。（五）聯(lián)鎖切投管理制度工業(yè)生產(chǎn)都是一種連續(xù)性生產(chǎn)，聯(lián)鎖的安全可靠性，直接影響生產(chǎn)和設(shè)備的安全穩(wěn)定運行周期。因此所有涉及人、設(shè)備安全的聯(lián)鎖切除與投用都必須有相關(guān)的制度和程序去約束操作人員的行為，只有通過工藝