摘要：本文介紹了DCS應(yīng)用過(guò)程故障分析與處理，以及在設(shè)計(jì)、選型、應(yīng)用和維護(hù)中的注意事項(xiàng)。
　　
　　一、概述
　　
　　隨著DCS系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，生產(chǎn)裝置及操作人員對(duì)其依賴性越來(lái)越嚴(yán)重。所以系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性問(wèn)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(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。選擇合適、可靠的DCS系統(tǒng)很重要，但維護(hù)管理好系統(tǒng)使之保持安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行，降低故障率更顯重要。
　　
　　二、對(duì)自己使用的DCS系統(tǒng)安全可靠性要有準(zhǔn)確的判斷，對(duì)存在的問(wèn)題要及時(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，但不能貪大過(guò)于集中。
　　
　　華魯恒升大氮肥國(guó)產(chǎn)化DCS系統(tǒng)合計(jì)有8800個(gè)I/0點(diǎn)，分一二期建設(shè)，原計(jì)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(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)一二期裝置設(shè)備檢修不同時(shí)進(jìn)行，造成DCS沒(méi)有檢修機(jī)會(huì)。同時(shí)整套系統(tǒng)28個(gè)操作站，25個(gè)控制站，只有1個(gè)PLUS站（工程師站），一旦PLUS站故障，對(duì)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?jǐn)?shù)據(jù)通訊問(wèn)題后將系統(tǒng)*分為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，解決了影響安全穩(wěn)定運(yùn)行和設(shè)備檢修的問(wèn)題，可靠性大大增強(qiáng)。
　　
　　2.2系統(tǒng)要穩(wěn)定運(yùn)行，外圍條件*。
　　
　　（1）2007年3月15日，華魯恒升大氮肥一二期DCS系統(tǒng)同時(shí)失去對(duì)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(dòng)關(guān)閉，險(xiǎn)些造成重大事故。為解決此問(wèn)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。
　　
　　（2）2008年10月15日，華魯恒升大氮肥一期DCS與空壓機(jī)、氮壓機(jī)、膨脹機(jī)的通訊同時(shí)發(fā)生報(bào)警現(xiàn)象，且兩天內(nèi)出現(xiàn)兩次。經(jīng)檢查DCS卡件、接線、機(jī)組3500裝置均無(wú)異常。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查并詢問(wèn)操作人員得知出現(xiàn)報(bào)警時(shí)操作人員在DCS機(jī)柜旁使用手機(jī)，分析判為因電磁干擾造成通訊報(bào)警。后在機(jī)柜旁劃定警戒線并嚴(yán)格控制手機(jī)、對(duì)講機(jī)使用，沒(méi)再發(fā)生報(bào)警現(xiàn)象。
　　
　　（3）DCS操作站、控制柜定期除塵對(duì)減少操作站死機(jī)和卡件故障非常有效。
　　
　　（4）現(xiàn)場(chǎng)儀表檢修前對(duì)DCS相應(yīng)端子進(jìn)行拆線處理對(duì)DCS卡件和系統(tǒng)保護(hù)作用非常明顯。
　　
　　（5）為系統(tǒng)選用安全柵不僅能起到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的隔離和防暴作用，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)也是很好的保護(hù)屏障。我們對(duì)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(jī)率比不用安全柵的系統(tǒng)低40％以上。
　　
　　（6）系統(tǒng)卡件對(duì)腐蝕性氣體非常敏感。在對(duì)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(mén)窗密封，然后采用正壓通風(fēng)的方式，較好地解決了卡件、交換機(jī)、電源模塊損壞頻繁的問(wèn)題。
　　
　　2.3系統(tǒng)谷王妥都件具有一定的壽命周期，應(yīng)在其預(yù)期壽命結(jié)束前及時(shí)進(jìn)行更新?lián)Q代，避免系統(tǒng)出現(xiàn)突然故障引起設(shè)備、工藝事故。
　　
　　（l）華魯恒升RS-3系統(tǒng)在使用6-8年后操作站硬盤(pán)和I/0卡件的保險(xiǎn)陸續(xù)出現(xiàn)故障。經(jīng)過(guò)對(duì)操作站進(jìn)行通用化改造并計(jì)劃性更換保險(xiǎn)后系統(tǒng)進(jìn)入又一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定期。
　　
　　（2）系統(tǒng)使用的電源部件發(fā)熱量較大、繼電器動(dòng)作頻繁、顯示器、硬盤(pán)等屬于壽命周期短容易損壞的部件，應(yīng)準(zhǔn)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(jí)也要及時(shí)進(jìn)行升級(jí)，確保系統(tǒng)運(yùn)行更安全更。
　　
　　三、DCS系統(tǒng)的維護(hù)與管理
　　
　　在日常工作中，加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)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(hù)是DCS系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，主要的維護(hù)工作有以下幾點(diǎn)：
　　
　　（l）完善DCS系統(tǒng)管理制度。
　　
　　（2）保證空調(diào)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，保證室溫變化小于±5℃/h，避免由于溫度、濕度急劇變化導(dǎo)致在系統(tǒng)設(shè)備上的凝露。
　　
　　（3）加強(qiáng)防靜電措施和良好的屏蔽，盡量避免電磁場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的干擾。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，室內(nèi)禁止使用電動(dòng)工具，大功率電氣設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離系統(tǒng)至少20米。如前述的空壓機(jī)、氮壓機(jī)通訊報(bào)警即屬于這類(lèi)問(wèn)題。
　　
　　（4）注意防塵，現(xiàn)場(chǎng)與控制室合理隔離，并定時(shí)清掃，保持清潔，防止粉塵對(duì)元件運(yùn)行及散熱產(chǎn)生不良影響。定期清洗系統(tǒng)降溫風(fēng)扇和機(jī)柜過(guò)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(jī)、運(yùn)行速度慢等故障，情況嚴(yán)重的會(huì)造成卡件損壞。
　　
　　（5）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(dú)立的接地極，接地電阻小于4歐姆。
　　
　　（6）嚴(yán)禁使用非正版軟件和安裝與系統(tǒng)無(wú)關(guān)的軟件。軟件備份應(yīng)在控制室和之外的地方分別存放。
　　
　　3.2預(yù)防性維護(hù)
　　
　　每年應(yīng)利用大修進(jìn)行一次預(yù)防性的維護(hù)，以掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，消除故障隱患。大修期間對(duì)DCS系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行*的維護(hù)，內(nèi)容包括：
　　
　　（1）系統(tǒng)冗余測(cè)試：對(duì)冗余電源、服務(wù)器、控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行冗余測(cè)試。
　　
　　（2）操作站、控制站停電檢修。包括計(jì)算機(jī)內(nèi)部、控制站機(jī)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(duì)UPS進(jìn)行供電能力測(cè)試和實(shí)施放電試驗(yàn)。對(duì)接地極進(jìn)行接地電阻測(cè)試。
　　
　　（4）對(duì)系統(tǒng)卡件進(jìn)行點(diǎn)檢。
　　
　　3.3故障性維護(hù)
　　
　　對(duì)DCS系統(tǒng)故障維護(hù)的關(guān)鍵是快速、準(zhǔn)確地判斷出故障點(diǎn)的位置，故障維護(hù)中的一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下幾點(diǎn)：
　　
　　（1）DCS系統(tǒng)往往具有豐富的自診斷功能。根據(jù)報(bào)警，可以直接找到故障點(diǎn)，并且還可通過(guò)報(bào)警的消除來(lái)驗(yàn)證維修結(jié)果。2008年，華魯恒升DCS維護(hù)人員巡檢發(fā)現(xiàn)DeltaV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)間斷報(bào)警，經(jīng)過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)檢查并在線替換部件后判斷為凈化機(jī)柜室內(nèi)光電轉(zhuǎn)換器工作不穩(wěn)定。
　　
　　（2）對(duì)于系統(tǒng)硬件故障報(bào)警一定要讓操作人員清楚報(bào)警含義，他們是報(bào)警的*發(fā)現(xiàn)者。將報(bào)警信息及時(shí)通知DCS維護(hù)人員能有效降低故障對(duì)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(shí)間淮確分析和診斷故障發(fā)生的部位和原因是當(dāng)務(wù)之急。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)故障處理應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
　　
　　（l）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(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)鍵盤(pán)輸人數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，聯(lián)鎖切換不當(dāng)，回路檢修造成短路或接地，等等。
　　
　　（2）利用DCS系統(tǒng)的自診斷測(cè)試功能和硬件故障指示燈來(lái)確認(rèn)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(jìn)一步判斷出是硬件故障還是軟件故障。
　　
　　（3）進(jìn)行DCS卡件更換時(shí)一定要確認(rèn)能否在線更換，冗余卡件切換對(duì)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(shí)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。
　　
　　（4）進(jìn)行軟件故障處理并需要下裝時(shí)，要確認(rèn)系統(tǒng)是否允許在線下裝。比較可靠的方法是進(jìn)行增量下裝，同時(shí)將下裝可能影響的參數(shù)和閥門(mén)強(qiáng)制手動(dòng)，可以有效避免對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響。
　　
　　（5）系統(tǒng)故障一定要查清原因，否則可能會(huì)造成替換上的卡件或模塊會(huì)再次損壞。
　　
　　（6）根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)軟件下裝、停送電操作執(zhí)行唱票、復(fù)誦制度對(duì)杜絕誤操作，提高檢修過(guò)程的安全可靠性，具有非常明顯的作用。
　　
　　五、結(jié)束語(yǔ)
　　
　　總之，選用了一套好的DCS系統(tǒng)很重要，但正確使用并維護(hù)好它更重要，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的管理與維護(hù)。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)維護(hù)及操作人員的系統(tǒng)培訓(xùn)工作，減少人為因素對(duì)系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)安全可靠性。在此基礎(chǔ)上我們才能進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用。
　　
　　作者簡(jiǎn)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(xué)儀器科學(xué)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(dòng)化儀表方面的研究、應(yīng)用開(kāi)發(fā)與優(yōu)化。參與了我國(guó)*套大型國(guó)產(chǎn)化氮肥裝置DCS設(shè)計(jì)、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(dòng)控制、DCS應(yīng)用維護(hù)與優(yōu)化方面有較豐富的經(jīng)驗(yàn)。