控制系統(tǒng)中常見(jiàn)故障分析及處理

1、控制系統(tǒng)中常見(jiàn)故障及處理控制系統(tǒng)中常見(jiàn)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(diǎn)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(yùn)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(xiàn)：6單位：湖北雙環(huán)科技股份有限公司 作者：劉 勇 編輯時(shí)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(duì)工業(yè)自控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的要求業(yè)越來(lái)越

2、高,只有功能強(qiáng),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(shí)現(xiàn)無(wú)人職守。目前，分散控制系統(tǒng)(DCS)以先進(jìn)的技術(shù)、豐富的控制功能、可靠的工作性能等優(yōu)勢(shì)，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(shí)踐，對(duì)DCS控制系統(tǒng)中常見(jiàn)的故障的處理辦法做介紹，供大家參考論證。一、引言20世紀(jì)70年代中期，以計(jì)算機(jī)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(lái)的新型過(guò)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(jì)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(jì)算機(jī)故障而導(dǎo)致整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)癱瘓的現(xiàn)象，將危險(xiǎn)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(jìn)行大型生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制，模擬量數(shù)據(jù)處理功能和運(yùn)算功能強(qiáng)，能勝任大型和控制狀況復(fù)雜的過(guò)程控制系統(tǒng)，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線優(yōu)化、實(shí)時(shí)調(diào)度、統(tǒng)計(jì)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(jiǎn)稱DCS系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)了過(guò)程控制、過(guò)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(huì)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(lái)嚴(yán)重?fù)p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(guó)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(guó)工業(yè)控制界高度評(píng)價(jià), 稱之為“最鼓舞人心的事件”。世界各國(guó)的各大公司也紛紛仿效, 推出了一個(gè)又一個(gè)集散系統(tǒng), 從此過(guò)程控制進(jìn)入了集散系統(tǒng)的新時(shí)期。 80年代中期至90年代前期為第二代產(chǎn)品。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)使各控制廠商更多地采用商業(yè)計(jì)算機(jī)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(chǎng)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(jì)初為第三代產(chǎn)品。至90 年代初各國(guó)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(chǎng)的需要各廠商也開(kāi)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(shuō)第四代DCS是一套綜合的控制系統(tǒng)，更不如說(shuō)它是一套集成化的綜合信息系統(tǒng)。 （二）DCS系統(tǒng)特點(diǎn) DCS 系統(tǒng)具有較高的靈活性與擴(kuò)展性。具有先進(jìn)的過(guò)程操作畫面(動(dòng)態(tài)流程畫面。分組回路畫面?？偯伯嬅?。報(bào)警畫面。趨勢(shì)記錄畫面等)， 具有各種控制功能， 運(yùn)算功能， 并能實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)趨勢(shì)預(yù)測(cè)， 歷史數(shù)據(jù)顯示和各種報(bào)警功能。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝生產(chǎn)全過(guò)程的集中監(jiān)視、控制和管理。同時(shí) 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(guò)復(fù)雜的組合才能實(shí)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(guò)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(méi)有變化，排除現(xiàn)場(chǎng)儀表故障可能后仍不能操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)門等。它們主要是由于使用不當(dāng)或使用時(shí)間較長(zhǎng)，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(huì)大大縮短模塊的使用壽命，因此鑒于DCS系統(tǒng)對(duì)溫度、濕度、清潔度的嚴(yán)格要求。在安裝前，操作室尤其是過(guò)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(shí)啟用。另外，尤其在管道

8、夾層上過(guò)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(cuò)誤引起的。一般出現(xiàn)在DCS系統(tǒng)投運(yùn)調(diào)試階段，因?yàn)閼?yīng)用軟件程序復(fù)雜，工作量大，所以應(yīng)用軟件錯(cuò)誤難以避免，這就要求在DCS調(diào)試試運(yùn)階段組態(tài)人員和運(yùn)行人員應(yīng)十分認(rèn)真，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并配合DCS系統(tǒng)調(diào)試人員解決問(wèn)題，此類故障在DCS系統(tǒng)正常運(yùn)行后很少見(jiàn)。第二類故障就是在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)需增加控制點(diǎn)，在線修改程序?qū)е孪到y(tǒng)出錯(cuò)或者死機(jī)，這就要求DCS編程組態(tài)人員對(duì)系統(tǒng)非常熟悉，預(yù)先做好控制方案，再進(jìn)行實(shí)施，實(shí)施前必須做好程序備份，避免錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，可及時(shí)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(hù)人員操作錯(cuò)誤、專業(yè)水平欠佳、監(jiān)護(hù)不到位、沒(méi)有進(jìn)行事故預(yù)想、管理有漏洞等原因。在實(shí)際運(yùn)行操作中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)DCS系統(tǒng)某功能不能使用，但實(shí)際上DCS系統(tǒng)并沒(méi)問(wèn)題，而是操作人員操作不熟練或操作人員錯(cuò)誤操作引起的。因此DCS系統(tǒng)供貨廠家應(yīng)及時(shí)向運(yùn)行人員提供DCS操作手冊(cè)，初次使用DCS系統(tǒng)的操作工要經(jīng)過(guò)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(duì)儀表人員依賴性過(guò)大，而儀表人員平時(shí)不能進(jìn)入控制室的規(guī)定實(shí)際上也制約了儀表人員對(duì)DCS的深入了解，另外由于儀表人員長(zhǎng)時(shí)間的不接觸DCS系統(tǒng)造成缺

10、陷出現(xiàn)時(shí)不能及時(shí)準(zhǔn)確的處理。筆者遇到過(guò)這樣一種情況，一個(gè)串級(jí)均勻控制(形式上和普通串級(jí)控制一樣)被操作員當(dāng)作普通串級(jí)控制來(lái)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(jí)均勻控制和普通串級(jí)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(shí)不能進(jìn)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(huì)對(duì)操作員和儀表人員的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)的增長(zhǎng)大有好處。四、DCS系統(tǒng)故障防范措施 （一）DCS系統(tǒng)運(yùn)行與管理 1DCS系統(tǒng)的運(yùn)行管理是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)日常點(diǎn)檢，各種軟件管理，備件管理，文件歸檔管理等；加強(qiáng)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(shí)必須及時(shí)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(shí)，使用前必須對(duì)備件進(jìn)行功能測(cè)試，以防患于未然。 2DCS系統(tǒng)檢修管理是DCS系統(tǒng)檢修時(shí)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(xiàng)目和周期，檢修項(xiàng)目依據(jù)DCS系統(tǒng)設(shè)備特點(diǎn)，隨工藝設(shè)備大修至少進(jìn)行以下項(xiàng)目的檢修:軟件的備份，核實(shí)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(cè)試；重要測(cè)量和保護(hù)信號(hào)線路絕緣檢查；控制室溫度、濕度及含塵量檢修前測(cè)試；對(duì)UPS供電設(shè)備進(jìn)行清掃，對(duì)操作站進(jìn)行清掃，通訊進(jìn)行檢查等。 （二）UPS

12、電源防范措施 定期用紅外線測(cè)溫儀測(cè)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(wàn)用表測(cè)量主電源與備用電源電壓，做好記錄，注意電壓波動(dòng)；利用大、小修停機(jī)期間做電源切換試驗(yàn)。切換是否正常，切換時(shí)間間隔是否符合技術(shù)規(guī)范；電廠是一個(gè)高電壓、大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)干擾的環(huán)境，必須進(jìn)行計(jì)算機(jī)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(hù)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(qiáng)電磁場(chǎng)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(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)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(duì)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(dòng)地板。防靜電接地與PE系統(tǒng)相連。另外，各機(jī)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(duì)DCS的抗干擾性能起了重要的作用。 從現(xiàn)場(chǎng)儀表至中控室DCS的儀表電纜，主要采用鋼帶鎧裝阻燃型對(duì)絞總屏蔽或分屏蔽計(jì)算機(jī)電纜。這樣對(duì)儀表電纜的抗干擾性實(shí)行雙重保護(hù)：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(duì)外界起抗強(qiáng)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(chǎng)干擾的保護(hù)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(jì)階段，盡量形成局部獨(dú)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(shí)禁止插拔USB等移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，防止病毒通過(guò)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(yùn)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(guò)工藝