集散控制系统的维护

(江西化纤化工有限责任公司，江西 乐平 333311) 作者简介： 洪宝庆，男，1976年生，仪表工程师。1996年毕业于江西师范大学，2002年东南大学自动控制系结业，现为有机分厂仪表工段技术员。曾在《石油化工自动化》、《维伦通讯》上发表论文数篇。E-mail：hbq620@163.com。 王新建,男,仪表工程师,1989年毕业于江西师范大学计算机软件专业,现任江纤化公司技术中心自控主管工程师。 ［摘 要］：集散控制系统作为生产过程控制的核心，其稳定运行已成为对企业的正常安全生产的重大问题，本文就DCS系统的维护方面的问题进行详细的分析探讨，从而保证系统始终处于安全稳定状态，从而给企业带来巨大的间接经济效益。 ［关键词］：PVA DCS 系统维护 间接效益 1、概述 随着工业自动化技术的快速发展，集散控制系统（DCS）在各PVA生产厂家中得到了广泛应用，我公司自1999年先后采用霍尼韦尔、横河、ABB等公司的DCS系统作为生产控制系统。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，一旦DCS系统出现故障，轻则造成工艺波动影响产品产质量，重则全线停产。故其保证可靠稳定运行，延长其使用寿命。对DCS系统性能的发挥和保证生产的连续性、安全性等方面是极其重要的。 DCS系统与其他计算机设备是由电子元件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、湿度、尘埃、腐蚀、电源、噪声、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,因此,管理和维护好DCS系统是一个重要的问题，本人就多年的管理和维护DCS系统的经验谈谈自己的看法，供大家参考。 2、维护前的准备工作[1][2] 为提高DCS系统的维护工作水平,下面几点准备工作是必须要做好的: 2.1 根据设计方案提供的文档资料,了解系统总体设计思路。 需要熟悉DCS系统结构和功能构成, 使自己对系统有一个整体认识。如我公司采用的横河CentumCS系统主要控制站FCS、操作站HIS及控制网络Vlnet三部分组成。 2.2 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概念。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。 2.3 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。 2.4 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（Centum授权盘）、控制组态数据库,并确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、使用周期短的部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。 2.5 服务资料 制作包括硬件生产厂家、系统设计单位,主要系统设计人员的通信录;整理各类产品的售后服务范围、时间表等。如果能充分加以利用可以大大节约时间和金钱。只有作好以上几点工作,才能使自己在系统维护中充分发挥作用,解决问题。 3 DCS 系统的维护 [3,4] DCS 的维护可分为：日常维护;预防性维护和故障维护，日常维护和预防维护是在系统未发生故障所进行的维护。故障维护发生在故障产生之后,往往已造成系统部分功能失灵并对生产造成不良影响;相反,预防性维护是在系统正常运行时,对系统进行有计划的定期维护,及时掌握系统运行状态、消除系统故障隐患、保证系统长期稳定可靠地运行,形成定期维护的概念。实践证明,定期维护能够有效地防止DCS 突发故障的产生,形成可观的间接经济效益。 3.1 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： 1) 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) 尽量避免电磁场对系统的干扰,避免移动运行中的操作站、显示器等,避免拉动或碰伤设备连接电缆和通讯电缆等。 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; 5) 严禁使用非正版软件和安装与系统无关软件。 6) 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。 7) 检查控制主机、显示器、鼠标、键盘等硬件是否完好,实时监控工作是否正常。 8) 查看故障诊断画面,是否有故障提示。 9) 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。 3.2 预防维护 有计划地进行主动性维护,保证系统及元件运行稳定可靠,运行环境良好及时检测更换元器件,消除隐患。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 系统应进行彻底的维护,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。 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。 2) 系统供电线路检修。并对UPS进行供电能力测试和实施放电操作。 3) 接地系统检修。包括端子检查、对地电阻测试。 4) 现场设备检修。具体做法可参照有关设备说明书。 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。 3.3 故障维维护 系统在发生故障后应进行被动性维护,主要包括以下工作: 3.3.1 专业性维护 一般需厂商或厂家指定的维护工程师来进行维护。 3.3.2 用户一般性维护 系统使用者自身进行的日常维护,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,明确哪些工作能自己完成,做到心中有数,出现问题要及时制定可行的维护方案。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。 2) 通信接头接触不良会引起通信故障,确认通信接头接触不良后,可以利用工具重做接头;通信线破损应及时更换。 3) 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。 4) 当某一生产状态异常或报警时,我们可以先找到反映此状态的仪表,然后顺着信号向上传递的方向,用仪器逐一检查信号的正误,直到查出故障所在。 5) 当出现较大规模的硬件故障时，最大的可能是由于DCS系统环境维护不力而造成的系统运故障，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一步确认和排除故障。 4 、结束语 对于DCS系统的维护工作,关键是要做到预防第一,作为系统维护人员应根据系统配置和生产设备控制情况,制定科学、合理、可行的维护策略和方式方法,做到预防性维护、日常维护紧密配合,进行系统的、有计划的、定期的维护,保证系统在要求的环境下长期良好地运行,使生产过程控制平稳、运行稳定,为实现生产和效益的目标,提供可靠保证。 参考文献: 1.何衍庆 俞金寿，集散控制系统原理及应用，化学工业出版社，1999.5 2.洪宝庆,吴斌.Centum-CS在PVA生产中的应用,石油化工自动化, 2006,(5):65～68 3.焦育红.DCS维护与可靠性分析,石油化工自动化,2004.(4):82～83 4.陈玲,郑继红.DCS系统的应用与维护,化工自动化及仪表,2005(2):75～76