关键词：可靠性 DCS 技术措施 故障率
一、DCS系统概述
1、DCS系统的特点
DCS也叫集散控制系统，通过计算机技术对生产过程进行监视、操作、管理。特点是：通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等。
2、DCS系统可靠性概述
所谓 DCS 的可靠性，是指可修复的机器、零件或系统，在使用中不发生故障，一旦发生故障又易修复，使之具有经常使用的性能。具体内涵如下： （1）DCS 系统必须保证能长周期连续地无故障运行; （2）系统发生故障时，必须具有故障自检功能、报警功能及安全保护功能;
（3）故障可在线修复，其MTTR（平均修复时间 ）越短越好。
DCS系统只有具有了很高的可靠性，才能保证油气生产过程安全、高效的运行。
二、DCS系统可靠性技术研究
1、在DCS系统控制中，故障也时有发生，自动化技术人采用了许多提高可靠性的技术措施，主要有以下6种：
a、合理配置，提高系统设计的可靠性 b、规范布置，提高电源系统的可靠性 c、除尘降温，提高环境的可靠性 d、精心巡检，提高系统维护的可靠性 e、应急预案，提高异常处理的可靠性 f、定期试验，提高冗余设备的可靠性
2、DCS出现故障后，将会有无法操作、无法监视等造成设备失控的情况出现。轻者出现设备停运影响经济效益，重者危及人身和设备的安全。所以在设计中一定要根据现场的具体情况认真的考虑以下几点可靠性：
（1）DCS系统的供电系统负荷不要超过60%，需采用UPS电源，采用两台UPS互为备用最好，提高电源的可靠性。
（2）对重要的I/O模块进行冗余，同时考虑操作员站的N：1冗余结构，这样避免由于卡件或操作员站出现硬件故障造成设备停运。
（3）对于重要的控制回路，可以采用手动后备的方法来提高可靠性。一旦自动控制失灵，可以手动控制生产过程。
（4）自动备用是冗余系统的一种形式，冗余有主控单元冗余、电源系统冗余、网络冗余、I/O模块冗余、操作员站冗余、服务器冗余等。运行设备出现故障时，热备设备会自动的运行，不影响对故障设备的检修。
（5）DCS系统本身在工作中不断地进行在线故障检测，一旦发现故障，就将故障设备与系统隔离，使它不至于影响其他设备的正常运行。
（6）DCS系统一般都放在控制室内或计算机室内，计算机室应隔热、防尘还需要避开强电磁场的干扰及远离强振动、强噪音场所，计算机室应保证室内温度在18～25℃范围内，温度变化率小于5℃/h，相对湿度在45%～70%范围内。
控制室部分可靠性布置
（1）控制台，继电器柜等内部的连接线，应选用铜芯聚氯乙烯绝缘电线。需经插件的连接线应选用铜芯聚氯乙烯绝缘软线。
（2）热电偶至冷端补偿器、恒温箱或直接与仪表的连线，应选用热电偶丝延伸线或与热电偶丝的热电特性相匹配的补偿导线。
（3）模拟量信号和低电平信号应使用屏蔽电缆连接。而高电平（或大电流）的开关量的输入输出信号可用一般电缆连接，但应与模拟量信号、低电平开关信号分开，单独走电缆槽。
（4）微弱信号及低电平信号，特别是要求抗干扰信号（如计算机、分相仪表转换器前），不应与强电回路合用一根电缆或敷设在同一根保护管内。
（5）不同信号或不同电压等级的电缆，不宜在同一层托架中敷设;当在同一层托架中敷设时，应分类布置，必要时用隔板隔开。
（6）严禁电缆平行敷设在油管路的正上方或燃气管路的正上方，以及在油管路接口的下方通过。
（7）计算机的输入输出信号电缆应敷设在带盖的电缆槽中，电缆槽道及盖板应保证良好接地。单根信号电缆应穿在钢制电缆管中敷设，电缆管要保证良好接地。电缆屏蔽层宜选用铜带屏蔽或铝箔屏蔽。
（8） 接地严格按照DCS厂商接地要求接地，不能为了省事走捷径或不按照接地线线径要求进行接地。DCS系统接地不符合要求，在运行过程中会出现很难预料的故障，如信号采集错误、通讯不正常、计算机死机、控制失靈、保护误动等。
三、提高可靠性所采取的措施：
（1）定期对DCS系统电源进行检查，对于冗余电源系统要定期进行切换实验工作。同时对UPS电源进行定期的切换检查，对电池按照要求进行定期放电充电。
（2）定期检查网络接头和各连接线是否牢固，控制柜内的各接线端子是否牢固可靠。
（3）经常检查控制单元、I/O模块、其他模块等的工作是否正常。
（4）定期检查接地是否牢固，测试接地电阻是否符合要求。
（5）定期检查控制器、计算机等的工作负荷，并注意是否有升高现象。
（6）对于DCS系统和其他系统通讯的时候，建议在其他系统侧加装病毒防火墙，提高系统的安全性。
（7） 定期检查系统风扇是否工作正常，风道有无阻塞，以确保系统能长期可靠地运行。
（8） 定期巡检习惯、定期检查、定期清扫，保证DCS系统运行环境清洁干净。
结论
随着油田自动化水平的逐步提高，由于DCS 本身故障引起的障碍、事故时有发生。减少系统故障率，提高设备可靠性是自动化技术人员努力的方向。实践证明，制度完善、加强管理是确保DCS 系统安全运行的关键。保证设备运行环境、防范硬件故障、及时备份软件及数据、减少人为误动、提高设备健康水平，是防止DCS故障的有效手段。开发DCS 故障诊断专家系统是DCS 维护的发展方向， 可以解决目前故障处理的盲目性和单纯依靠专业技术人员经验的薄弱局面。
参考文献
[1]廖常初.PLC编程及应用. 北京：机械工业出版社，2003.
[2]武平丽.高国光，李升远.DCS在流程工业控制中的可靠性设计[J].盐业与化工.2012.
作者简介：刘俊刚（1987-），男，2009年毕业于西安石油大学电气工程及其自动化专业，助理工程师，毕业至今一直从事自动化相关工作。