DCS系統(tǒng)在運行中常見故障的檢測及處理獲獎科研報告

DCS系統(tǒng)在運行中常見故障的檢測及處理獲獎科研報告關鍵詞：DCS系統(tǒng);故障;檢測;處理

DCS（DistributedControlSystem）即分散控制系統(tǒng)，廣泛應用在石油、化工、電力、冶金、輕工等生產(chǎn)領域。DCS系統(tǒng)作為工業(yè)生產(chǎn)的中樞神經(jīng)部分，它的連續(xù)、平穩(wěn)、可靠運行是實現(xiàn)裝置長周期運行的必要條件。因此，DCS系統(tǒng)在運行中常見故障的檢測及處理就成了DCS維護人員面對的基本問題。

面對不同廠家的產(chǎn)品，我們根據(jù)DCS的工作原理，摸索出了一套快速檢測DCS系統(tǒng)在運行中的故障及處理方法。

1DCS系統(tǒng)的工作原理

工程應用中，DCS只是相當于人的大腦，它收集信息、做出判斷、發(fā)出指令，而這些信息的來源和指令的實現(xiàn)則必須依靠各種現(xiàn)場設備。例如通過現(xiàn)場來的AI、DI信號收集現(xiàn)場信息，在DCS內(nèi)部進行邏輯判斷，然后由DCS或值班員將AO、DO信號發(fā)出，設備在現(xiàn)場收到AO、DO信號后進行執(zhí)行。DCS在運行中，通過對各種輸入輸出信號的處理實現(xiàn)對各種生產(chǎn)過程的監(jiān)視和控制。

1.1AI信號傳遞的流程（以熱電偶測溫顯示為例）

熱電偶在溫度發(fā)生變化時，熱電偶接線端子測得的電壓（mV）同時會發(fā)生變化。變化的電壓信號經(jīng)電纜送入熱電偶專用模塊，該專用模塊將電壓（mV）信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號然后經(jīng)過DP通信線傳入DCS主控單元，主控單元內(nèi)的專用軟件（各種類型的模塊在主控單元軟件內(nèi)都有專門對應的地址和轉(zhuǎn)換函數(shù)）接收該數(shù)字信號后由專門用于轉(zhuǎn)換熱電偶信號的函數(shù)模塊將數(shù)字信號還原為現(xiàn)場實際測得的溫度信號。

在操作員站畫面上顯示各測點值，需要將主控單元內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)矫颗_操作員站，我們將主控單元和操作員站之間通過以太網(wǎng)連接，并且在操作員站內(nèi)部建立服務器專門用于和主控單元通信，在操作員站服務器上建立與主控單元內(nèi)相對應的數(shù)據(jù)庫，再經(jīng)過一定的上層和下層通信軟件就可以將主控單元的數(shù)據(jù)傳輸給服務器了，服務器接收數(shù)據(jù)后，再經(jīng)過專用圖形軟件將該溫度真實還原在畫面并能實時變化，這樣就完成了整個數(shù)據(jù)的采集和顯示。

1.2AO信號傳遞的流程（以閥門開度設定為例）

AO信號的傳輸是AI信號傳入的反向過程。當操作員在畫面上將一次風機入口門開到50%時，50%作為數(shù)字信號由操作員站經(jīng)以太網(wǎng)進入主控單元，然后在主控單元經(jīng)過轉(zhuǎn)換成一定進制的數(shù)字信號傳輸給專門的AO輸出模塊，再經(jīng)過AO輸出模塊轉(zhuǎn)換成一定的電流信號，通過模塊與現(xiàn)場電氣回路來控制設備開到50%。

1.3DI信號傳遞的流程（以開關閥的關狀態(tài)反饋為例）

當現(xiàn)場的開關閥關到位以后，關到位行程開關的干接點（一般DCS的開關量輸入都是干接點）閉合，將DI信號返回DI模塊，然后由主控單元通過以太網(wǎng)傳輸?shù)讲僮鲉T畫面，告訴操作員該開關已經(jīng)按照要求關閉。

1.4DO信號傳遞的流程（以開電動門為例）

DO畫面點擊開電動門按鈕后，發(fā)出一個脈沖信號，該信號通過以太網(wǎng)進入主控單元，然后從主控單元經(jīng)DP通信線進入DO模塊，在由DO模塊傳輸給相應的繼電器，通過繼電器輸出電信號來控制電氣回路最終導致電路接通，現(xiàn)場電動門開始動作。

2DCS系統(tǒng)故障的檢測

系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，首先要判斷出故障是發(fā)生在DCS、外圍輸入輸出設備，或是連線上。根據(jù)現(xiàn)場維護經(jīng)驗，系統(tǒng)常見典型的故障有以下幾類：AI信號顯示異常、DI信號顯示異常、AO信號輸出異常、DO信號輸出異常。

2.1AI信號顯示異常

AI信號顯示包括數(shù)據(jù)不準、不波動、不顯示等情況，它可能由于現(xiàn)場儀表引起，也可能由于DCS引起，可采取的判斷方法有：

2.1.1檢查DCS的通道。用信號發(fā)生器模擬標準信號接入顯示異常信號的通道測試，或?qū)⒘硪煌愋惋@示正常的信號線纜改接到該通道測試，若正常表明DCS通道正常，若不正常則表明DCS通道故障。

2.2DI信號顯示異常

DI信號主要由現(xiàn)場的干接點輸入到DCS的，可采取的判斷方法有：

2.2.1檢查DCS的通道。用短接線接入顯示異常信號的通道測試，或?qū)⒘硪煌愋惋@示正常的信號線纜改接到該通道測試，若正常表明DCS通道正常，若不正常則表明DCS通道故障。

2.2.2檢查現(xiàn)場來的信號及線路。拆下現(xiàn)場輸入的二根導線，用萬用表的電阻檔，實測是否有與現(xiàn)場設備狀態(tài)一致的通斷信號，若有表明現(xiàn)場正常，若沒有表明現(xiàn)場設備或線路故障。

2.3AO信號輸出異常

2.3.1檢查DCS的通道。拆下去現(xiàn)場的二根導線，將萬用表調(diào)至mA檔接入通道，實測是否有4～20mA的標準信號，若有表明DCS通道正常，若沒有表明DCS通道故障。

2.3.2檢查去現(xiàn)場的信號及線路。拆下去現(xiàn)場的二根導線，用信號發(fā)生器模擬標準信號接入輸出的二根導線，檢查現(xiàn)場設備能否正常動作，若能表明現(xiàn)場正常，若不能表明現(xiàn)場設備或線路故障。

2.4DO信號輸出異常

DCS的DO信號控制的是繼電器的線圈，可采取的判斷方法有：

2.4.1檢查DCS的通道及繼電器。拆下去現(xiàn)場的二根導線，將萬用表調(diào)至電阻檔接入繼電器的接點，實測是否有正常的通斷信號，若有表明DCS通道及繼電器正常，若沒有表明DCS通道及繼電器故障。

2.4.2檢查去現(xiàn)場的信號及線路。拆下去現(xiàn)場輸出的二根導線，用短接線短接輸出的二根導線，檢查現(xiàn)場設備能否正常動作，若能表明現(xiàn)場正常，若不能表明現(xiàn)場設備或線路故障。

3DCS系統(tǒng)故障的處理

判斷出故障是發(fā)生在DCS系統(tǒng)內(nèi)部還是在外圍設備或是連線上后，就可對癥下藥，迅速排除故障。如果是DCS的問題，可以更換通道、檢查邏輯等處理;如果是現(xiàn)場設備及線路的問題，可以進行更換現(xiàn)場設備、線路等，或?qū)ΜF(xiàn)場做進一步的檢查。

在處理故障中應注意以下問題：

（1）對在系統(tǒng)聯(lián)鎖、保護、自動中使用的AI、DI點，在處理前應將相應的聯(lián)鎖、保護、自動解除、或是對相應的測點進行強制，然后方可進行處理。

（2）對于外供電回路，在拆除卡件現(xiàn)場側接線時，應先將外圍設備電源切除，或拆除后用絕緣膠布對每