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【摘 要】凭着系统组态灵活、通用性强、运行安全、控制功能完备等特点，DCS系统在国内外各大化工、石油、电力等生产领域，尤其是在一些大型发电机组应用广泛。自动化程度在日益变高，与之相对应，之前落后的焦化厂也越来越依赖DCS系统。在这一背景下如何有效提高DCS系统的可靠性成为现阶段急需解决的课题。本文在维护DCS系统实践的基础上对DCS系统的软件和硬件、电源以及网络通信故障进行了原因分析，并且探讨了相应的解决措施。这一课题的研究对DCS系统的日常维护以及安全运行起到重要参考作用。
【关键词】DCS系统 故障 措施
中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―490―01
当下，DCS系统凭借其故障率低、可操作性良好、可靠性高等一系列优点，一跃成为各焦化厂发展最快、应用最广的控制系统。到目前为止，新建焦化厂已广泛采用DCS控制系统，大多焦化厂也早已将ECS控制系统纳入到DCS系统范畴以内，鉴于此，该控制系统的安全性直接影响到机组运行的经济性和安全性。随着DCS系统重视度的提升，其运行过程中的安全性和可靠性成为行业内部关注的重点，为此，本文就DCS系统在生产运行过程中的常见故障进行了深入分析，并且探讨了相应的措施。
一、硬件故障分析及其解决措施
1.控制操作失效
控制操作失效一般源自过程通道参数异常的时候，鼠标操作信号无法改变其状态。导致这一情况的原因可能是操作站本身存在软件缺陷，在CPU负荷过重或者打开窗口过多的时候导致系统不响应；另一方面可能是由于过程通道硬件本身存在故障。处理这一故障只需确保过程通道的功能不存在故障，然后对操作员站进行检查，在必要的时候可以通过重启初始化操作员站解除故障。[1]
2.键盘功能异常
键盘功能异常相对不多见，使用专用键盘的DCS系统出现键盘功能异常的现象会多一些，主要是出于按键接触不良。避免这一故障出现只需定期清洁并检查键盘，必要的时候及时更换新键盘即可。
3.鼠标操作失效
早年焦化厂在投产初期时常出现鼠标失效的情况。原因是USB接口不稳定造成，在重新插拔安装鼠标之后可恢复正常。改换成串口鼠标之后这一问题就可得到解决。
4.操作员站死机
操作员站死机的原因复杂且多，可能是内存或硬盘故障、冷却风扇出现故障致使主机发热、CPU本身负荷太重或软件本身存在缺陷。操作员站出现死机时首先应耐心找出原因，相同批次的计算机大致相同。某焦化厂在调试期间就曾出现此类问题，某批次计算机因为内存条出现问题从而致使操作员站死机，换了另一个品牌的内存条这一问题就得以解决。
二. DCS网络通信故障
1.网络通信故障的表现及原因
网络通信故障通常有以下表现形式：数据通信中断；操作员站掉线或死机；DPU初始化；服务器死机；多余控制器无法正常切换等等。其产生原因与应用软件设计相关，也和通信网络堵塞相关，主要包括以下方面：
DCS组态作业不规范
如果机组在投入生产之后DCS系统控制器的组态有所变动，而该系统应用软件的组态却有增无减，那么就存在部分组态事实上没有同真正的I/O 点相连接。但是DPU系统在读取数据信息的时候却将全部数据点都吸纳进去，这就导致其中很多数据无效，进而导致DPU负荷率高，形成网络堵塞。
（2）网络堵塞
节点连接到DCS系统的通信网络的过程中少不了网络接口，数据的传输方式通常有询问和广播两种方式。如果在数据传输过程中出现某个节点向网上其他的节点问询数据，而其他的节点不存在这个数据，它会反复问询直到读取到所需数据为止。当这个数据在网络中不存在的时候自然就导致了网络堵塞。[2]
2.网络通信故障解决措施探讨
以上DCS系统故障都涉及到控制器负荷率和网络通信负荷率高的问题，现阶段对这类问题的解决还存在技术性难题，并且要找出此类事件的深层原因又很难，所以加强DCS系统的日常网络维护非常的重要。
（1）定期检查
定期检查系统，看系统风道有没有发生阻塞现象，还要看风扇工作是不是出于正常状态；定期展开对通讯端子和模件的检测，以确保通讯模件正常运行；定期检查通讯线路，看接口有没有错误，还要看连接是不是牢固可靠；同时要加强对机组运行设备的巡视和维护，及时排查通讯状态是否良好，避免通讯故障的出现。定期检查的同时，要经常对DCS所有系统的通信负荷率实施在线测试，以确保在机组工作异常或通信总线切换异常时网络负荷率能控制在行业规定的范围之内。
（2）优化组态
防范网络堵塞还可以从优化组态入手，在机组检修的同时逐个复位DCS系统中的数据站和操作员站及DPU；其次可以通过删除DPU组态中无效I/O 的点实现对组态的优化；及时清扫DCS系统模件、柜机以及滤网，确保组态良好。对于DCS系统，因为其主控单元和操作员站是由系统服务器来连接的，所以建议DCS网络使用双层网结构，将系统网络和管理网络分开，以此可提升DCS网络的稳定性和可靠性。
（3）做好防范工作
关于自动化的25项预案要求非常的明确，这就需要各厂认真遵守，做好包含通讯网络损坏和系统死机的所有安全事故防范。同时将系统日常运行中经常出现故障检修步骤、操作技术、安全问题处理措施以及紧急故障的解决方案条例化，以此加强机组运行的安全性系数。
三、软件故障及措施探讨
DCS系统在软件上常常出现的故障主要包括在以下各点：第一，组态连接和对应数据库点的连接信号无法达成一致；主/从CPU 的组态信息不匹配，易导致CPU的初始化失败；因网络通讯繁忙引起的系统在管理上的混乱；设备无法正常运行，或者系统在运行但其显示的对应测点数值错误，系统在输出时无法驱动设备。 DCS系统的软件故障在机组正常运行中出现较少，在机组检修变动组态后和新机组调试阶段出现较多。准确无误的组态是DCS系统高效运行的前提，性能良好的软件是DCS系统工作稳定的保障，所以在机组检修变动和新机组调试的时候一定要细化实施方案，严格按照方案展开工作，以此避免人为的软件故障。[3] 例举一个事例：在2010年10月，某焦化厂出现操作员站失效故障，当时操作员站显示黑屏，重新启动之后黑屏仍在持续，分析根本原因是软件本身出现故障所致，由于软件本身运行复杂且交叉作业导致系统混乱。解决措施是在机组安装运行之前做好技术交底工作，尽量避免软件加载失败现象的出现。
四、过程通道故障
1.过程通道故障的表现形式
DCS系统的过程通道故障主要包括：实际信号的要求和硬件接线不协调；机柜之中电源输出异常；过程通道保险缺损；模件底座的通讯回路不畅；强电信号和外部信号接地时窜入卡件；过程通道的接线故障，主要包括信号线连接失败、接口松动以及线路连接错误等；系统模件使用年限过久导致器件损坏或者线路老化；终端匹配器中断、通讯线接失误以及拨码开关故障；系统的模块同底座接口故障等等。
2.过程通道故障的防范措施
防范过程通道故障可从以下方面入手：第一，保证硬件运行的环境与厂家规定及国家相关标准相符合；第二，在日常检修和维护时预防接地不良和静电感应的出现，为DCS系统运行营造良好的环境，同时做好系统的检修和维护工作，当故障出现时要及时处理，避免故障扩大化；重点工作地点应该明确禁止使用大功率无线通信工具，尤其注意防范干扰源对DCS模件造成不良影响，同时，机组运行的时候尽量避免对讲机的和手机等无线电通信工具的使用；主/从DPU机组运行中减少人为切换以减少干扰；必须保证DCS系统使用电源的稳定性和可靠性。
五、结语
事实证明，强化管理、完善制度是确保DCS运行安全可靠的重中之重。所以，优化系统和设备的运行环境、做好数据和软件的备份工作、预防硬件故障、尽量减少人为失误等能有效防范DCS系统故障。
参考文献：
[1]朱明飘 席亚宾；DCS系统常见故障分析及处理措施探讨[J]；自动化与仪器仪表；2008.9
[2]路永宇；提高DCS运行可靠性的措施[J]；化工自动化及仪表；2011（08）
[3]程永红 秦东亮 李勇；DCS系统故障分析处理及维护防范措施[J]；中国仪器仪表；2011（02）
【关键词】DCS系统 故障 措施
中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―490―01
当下，DCS系统凭借其故障率低、可操作性良好、可靠性高等一系列优点，一跃成为各焦化厂发展最快、应用最广的控制系统。到目前为止，新建焦化厂已广泛采用DCS控制系统，大多焦化厂也早已将ECS控制系统纳入到DCS系统范畴以内，鉴于此，该控制系统的安全性直接影响到机组运行的经济性和安全性。随着DCS系统重视度的提升，其运行过程中的安全性和可靠性成为行业内部关注的重点，为此，本文就DCS系统在生产运行过程中的常见故障进行了深入分析，并且探讨了相应的措施。
一、硬件故障分析及其解决措施
1.控制操作失效
控制操作失效一般源自过程通道参数异常的时候，鼠标操作信号无法改变其状态。导致这一情况的原因可能是操作站本身存在软件缺陷，在CPU负荷过重或者打开窗口过多的时候导致系统不响应；另一方面可能是由于过程通道硬件本身存在故障。处理这一故障只需确保过程通道的功能不存在故障，然后对操作员站进行检查，在必要的时候可以通过重启初始化操作员站解除故障。[1]
2.键盘功能异常
键盘功能异常相对不多见，使用专用键盘的DCS系统出现键盘功能异常的现象会多一些，主要是出于按键接触不良。避免这一故障出现只需定期清洁并检查键盘，必要的时候及时更换新键盘即可。
3.鼠标操作失效
早年焦化厂在投产初期时常出现鼠标失效的情况。原因是USB接口不稳定造成，在重新插拔安装鼠标之后可恢复正常。改换成串口鼠标之后这一问题就可得到解决。
4.操作员站死机
操作员站死机的原因复杂且多，可能是内存或硬盘故障、冷却风扇出现故障致使主机发热、CPU本身负荷太重或软件本身存在缺陷。操作员站出现死机时首先应耐心找出原因，相同批次的计算机大致相同。某焦化厂在调试期间就曾出现此类问题，某批次计算机因为内存条出现问题从而致使操作员站死机，换了另一个品牌的内存条这一问题就得以解决。
二. DCS网络通信故障
1.网络通信故障的表现及原因
网络通信故障通常有以下表现形式：数据通信中断；操作员站掉线或死机；DPU初始化；服务器死机；多余控制器无法正常切换等等。其产生原因与应用软件设计相关，也和通信网络堵塞相关，主要包括以下方面：
DCS组态作业不规范
如果机组在投入生产之后DCS系统控制器的组态有所变动，而该系统应用软件的组态却有增无减，那么就存在部分组态事实上没有同真正的I/O 点相连接。但是DPU系统在读取数据信息的时候却将全部数据点都吸纳进去，这就导致其中很多数据无效，进而导致DPU负荷率高，形成网络堵塞。
（2）网络堵塞
节点连接到DCS系统的通信网络的过程中少不了网络接口，数据的传输方式通常有询问和广播两种方式。如果在数据传输过程中出现某个节点向网上其他的节点问询数据，而其他的节点不存在这个数据，它会反复问询直到读取到所需数据为止。当这个数据在网络中不存在的时候自然就导致了网络堵塞。[2]
2.网络通信故障解决措施探讨
以上DCS系统故障都涉及到控制器负荷率和网络通信负荷率高的问题，现阶段对这类问题的解决还存在技术性难题，并且要找出此类事件的深层原因又很难，所以加强DCS系统的日常网络维护非常的重要。
（1）定期检查
定期检查系统，看系统风道有没有发生阻塞现象，还要看风扇工作是不是出于正常状态；定期展开对通讯端子和模件的检测，以确保通讯模件正常运行；定期检查通讯线路，看接口有没有错误，还要看连接是不是牢固可靠；同时要加强对机组运行设备的巡视和维护，及时排查通讯状态是否良好，避免通讯故障的出现。定期检查的同时，要经常对DCS所有系统的通信负荷率实施在线测试，以确保在机组工作异常或通信总线切换异常时网络负荷率能控制在行业规定的范围之内。
（2）优化组态
防范网络堵塞还可以从优化组态入手，在机组检修的同时逐个复位DCS系统中的数据站和操作员站及DPU；其次可以通过删除DPU组态中无效I/O 的点实现对组态的优化；及时清扫DCS系统模件、柜机以及滤网，确保组态良好。对于DCS系统，因为其主控单元和操作员站是由系统服务器来连接的，所以建议DCS网络使用双层网结构，将系统网络和管理网络分开，以此可提升DCS网络的稳定性和可靠性。
（3）做好防范工作
关于自动化的25项预案要求非常的明确，这就需要各厂认真遵守，做好包含通讯网络损坏和系统死机的所有安全事故防范。同时将系统日常运行中经常出现故障检修步骤、操作技术、安全问题处理措施以及紧急故障的解决方案条例化，以此加强机组运行的安全性系数。
三、软件故障及措施探讨
DCS系统在软件上常常出现的故障主要包括在以下各点：第一，组态连接和对应数据库点的连接信号无法达成一致；主/从CPU 的组态信息不匹配，易导致CPU的初始化失败；因网络通讯繁忙引起的系统在管理上的混乱；设备无法正常运行，或者系统在运行但其显示的对应测点数值错误，系统在输出时无法驱动设备。 DCS系统的软件故障在机组正常运行中出现较少，在机组检修变动组态后和新机组调试阶段出现较多。准确无误的组态是DCS系统高效运行的前提，性能良好的软件是DCS系统工作稳定的保障，所以在机组检修变动和新机组调试的时候一定要细化实施方案，严格按照方案展开工作，以此避免人为的软件故障。[3] 例举一个事例：在2010年10月，某焦化厂出现操作员站失效故障，当时操作员站显示黑屏，重新启动之后黑屏仍在持续，分析根本原因是软件本身出现故障所致，由于软件本身运行复杂且交叉作业导致系统混乱。解决措施是在机组安装运行之前做好技术交底工作，尽量避免软件加载失败现象的出现。
四、过程通道故障
1.过程通道故障的表现形式
DCS系统的过程通道故障主要包括：实际信号的要求和硬件接线不协调；机柜之中电源输出异常；过程通道保险缺损；模件底座的通讯回路不畅；强电信号和外部信号接地时窜入卡件；过程通道的接线故障，主要包括信号线连接失败、接口松动以及线路连接错误等；系统模件使用年限过久导致器件损坏或者线路老化；终端匹配器中断、通讯线接失误以及拨码开关故障；系统的模块同底座接口故障等等。
2.过程通道故障的防范措施
防范过程通道故障可从以下方面入手：第一，保证硬件运行的环境与厂家规定及国家相关标准相符合；第二，在日常检修和维护时预防接地不良和静电感应的出现，为DCS系统运行营造良好的环境，同时做好系统的检修和维护工作，当故障出现时要及时处理，避免故障扩大化；重点工作地点应该明确禁止使用大功率无线通信工具，尤其注意防范干扰源对DCS模件造成不良影响，同时，机组运行的时候尽量避免对讲机的和手机等无线电通信工具的使用；主/从DPU机组运行中减少人为切换以减少干扰；必须保证DCS系统使用电源的稳定性和可靠性。
五、结语
事实证明，强化管理、完善制度是确保DCS运行安全可靠的重中之重。所以，优化系统和设备的运行环境、做好数据和软件的备份工作、预防硬件故障、尽量减少人为失误等能有效防范DCS系统故障。
参考文献：
[1]朱明飘 席亚宾；DCS系统常见故障分析及处理措施探讨[J]；自动化与仪器仪表；2008.9
[2]路永宇；提高DCS运行可靠性的措施[J]；化工自动化及仪表；2011（08）
[3]程永红 秦东亮 李勇；DCS系统故障分析处理及维护防范措施[J]；中国仪器仪表；2011（02）