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DCS系統(tǒng)的管理和維護

發(fā)布日期：2022-09-13 10:23:28瀏覽量：778

DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（DistributedControl System），在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。

DCS系統(tǒng)是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機（Computer）、通訊（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）等技術(shù)。

其基本思想是分散控制,集中操作,分級管理,配置靈活,組態(tài)方便 DCS系統(tǒng)主要有現(xiàn)場控制站（I/O站）、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、人機接口單元（操作員站OPS、工程師站ENS）、機柜、電源等組成。系統(tǒng)具備開放的體系結(jié)構(gòu)，可以提供多層開放數(shù)據(jù)接口。

硬件系統(tǒng)在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場具有高度的可靠性、維修方便、工藝先進。底層的軟件平臺具備強大的處理功能，并提供方便的組態(tài)復雜控制系統(tǒng)的能力與用戶自主開發(fā)專用高級控制算法的支持能力；易于組態(tài)，易于使用。支持多種現(xiàn)場總線標準以便適應未來的擴充需要。

與常規(guī)控制儀表相比較：

優(yōu)點：控制功能齊全，可實現(xiàn)復雜控制、最優(yōu)控制，便于信息的綜合和分析。

存在問題：危險集中,性能問題：單機負荷過載,開發(fā)周期長。

解決方法：選用高可靠性能的計算機,引入雙重化，增加冗余。

一、系統(tǒng)維護人員職責

1. 負責DCS系統(tǒng)的系統(tǒng)軟、硬件維護工作，確保DCS系統(tǒng)可靠地運行，保障生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定。

2. 協(xié)調(diào)并參與做好DCS的組態(tài)、控制方案的實現(xiàn)，以及系統(tǒng)的硬件連接、操作系統(tǒng)的安裝和DCS系統(tǒng)調(diào)試工作。

3. 負責與DCS廠商進行技術(shù)溝通，學習DCS系統(tǒng)的使用、維護和管理技術(shù)，充分發(fā)揮DCS系統(tǒng)的作用；根據(jù)工藝生產(chǎn)的要求，健全完善DCS系統(tǒng)的控制及管理功能。

4. 指導操作人員進行DCS系統(tǒng)操作，解決操作人員操作中的問題；接到操作人員的請求后，立即做出響應并解決問題。

5. 做好DCS的日常、定期的巡檢和維護工作；主動及時的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的問題和隱患，查找原因并有效的解決，遇到疑難問題不能處理時，需及時咨詢DCS廠商協(xié)調(diào)處理。

6. 負責系統(tǒng)運行參數(shù)修改、備份工作，避免出現(xiàn)任何數(shù)據(jù)損壞或丟失事件。

7. 做好DCS系統(tǒng)軟、硬件的有效備份工作。

8. 負責DCS系統(tǒng)的啟動和停止工作。

9. 負責操作員口令的設置與修改工作。

10. 制定DCS系統(tǒng)的維護及管理規(guī)定。

二、維護管理指導

1. 控制室維護管理

（1）制定機柜室、操作室管理規(guī)定。對機柜室、操作室的衛(wèi)生環(huán)境保持、進出人員管理、操作員操作管理、維護人員維護管理加以詳細規(guī)定。

（2）控制室除維持適當?shù)臏囟群蜐穸韧猓€要做好防水、防塵、防腐蝕、防干擾、防鼠防蟲、避免機械震動等工作。

2. 計算機(操作站、工程師站、服務器站)維護管理

（1）隨時提醒操作人員文明操作，愛護設備，保持清潔，防水防塵。

（2）禁止操作人員退出實時監(jiān)控；禁止操作人員增加、刪改或移動計算機內(nèi)任何文件或更改系統(tǒng)配置；禁止操作人員使用外來存儲設備或光盤。

（3）盡量避免電磁場對計算機的干擾，避免移動運行中的計算機、顯示器等，避免拉動或碰傷連接好的各類電纜。

（4）計算機應遠離熱源，保證通風口不被它物擋住。

（5）嚴禁使用非正版的操作系統(tǒng)軟件（非正版操作系統(tǒng)軟件指隨機贈送的OEM版和其它盜版軟件）；嚴禁在實時監(jiān)控操作平臺進行不必要的多任務操作，運行非必要的軟件；嚴禁強制性關(guān)閉計算機電源；嚴禁帶電拆裝計算機硬件。

（6）注意操作站（工程師站）計算機的防病毒工作，做到：

不使用未經(jīng)有效殺毒的可移動存儲設備（如：移動硬盤、U盤等）；

不在控制系統(tǒng)網(wǎng)絡上連接其它未經(jīng)有效殺毒的計算機；

不將控制網(wǎng)絡聯(lián)入其它未經(jīng)有效技術(shù)防范處理的網(wǎng)絡等。

（7）操作站、工程師站、服務器等計算機設備如果需重新安裝軟件，必須按照DCS廠家要求開展。

（8）正常運行時，關(guān)閉計算機站（操作站、工程師站、服務器站）柜門。

3. 控制站維護管理

（1）控制站(主控卡)的任何部件在任何情況下都嚴禁擅自改裝、拆裝。

（2）在進行例行檢查與改動安裝時，避免拉動或碰傷供電、接地、通訊及信號等線路。

（3）卡件維護時必須戴上防靜電手鐲。

（4）正常運行時，關(guān)閉控制柜柜門。

4. 系統(tǒng)軟硬件、系統(tǒng)組態(tài)文件、控制及運行參數(shù)的備份管理

（1）以下備份工作須在本計算機硬盤上進行備份，同時要求在U盤、光盤或其他計算機上進行備份，備份前需做好更新記錄或更新說明：

對操作員沒有權(quán)限修改的控制參數(shù)（PID參數(shù)、調(diào)節(jié)器正反作用等）、控制變量、工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)進行備份。

對組態(tài)文件及組態(tài)子目錄文件（組態(tài)文件、流程圖文件、控制算法文件及報表文件等）等組態(tài)文件進行備份。

如有對異系統(tǒng)的通訊，應對通訊協(xié)議、通訊方案、通訊地址等數(shù)據(jù)及有關(guān)文件進行備份及存檔。

（2）需對接線圖紙、安裝圖紙等設計資料及交工資料等資料進行存檔保管。

（3）計算機需要安裝的各種軟件需在本地計算機的硬盤上進行備份，如操作系統(tǒng)軟件、DCS系統(tǒng)組態(tài)及監(jiān)控軟件、驅(qū)動軟件等等，做好版本標識并編寫安裝說明。

（4）了解系統(tǒng)的記錄周期，并根據(jù)工藝生產(chǎn)的要求對操作記錄、報警記錄、歷史趨勢等生產(chǎn)運行記錄做到不遺漏的定期備份，刻制光盤后做好標識并交有關(guān)人員保管。

（5）做好備品備件的保管工作，需要保證系統(tǒng)軟件、硬件備品備件的及時性、有效性（保證在實際運用時能及時到位，并且性能良好）。

5. 維護注意事項

（1）清潔時不能用酒精等有機溶液清洗。

（2）維護時避免拉動或碰傷供電、接地、通訊及I/O信號線路。

（3）鎖好系統(tǒng)柜、儀表柜及操作臺等柜門，避免非系統(tǒng)維護人員打開。

三、日常巡檢指導

每日巡視DCS系統(tǒng)工作，實時掌握DCS系統(tǒng)的運行情況：

1. 向操作人員了解DCS運行情況，及時解決操作人員的疑難問題。

2. 查看DCS系統(tǒng)故障診斷畫面，檢查是否有軟硬件故障及通訊故障等提示，查閱DCS故障診斷記錄。

3. 檢查操作室與機柜室的環(huán)境及空調(diào)設備的運行情況。

4. 打開系統(tǒng)柜、儀表柜、操作臺等柜門檢查系統(tǒng)硬件指示燈及通訊指示燈有無異常。

5. 檢查有無老鼠、害蟲等活動痕跡。

6. 做好每日的巡檢維護記錄。

四、定期巡檢指導

1. DCS的定期檢查

DCS投運正常后，應定期對其進行檢查，以確保整個系統(tǒng)能夠長時間持續(xù)正常工作。定期檢查可使用專門的“DCS定期巡檢記錄表”，作為DCS的維護與使用的主要記錄，其檢查的主要內(nèi)容如下：

2. 控制室環(huán)境檢查

（1）檢查照明情況、抗干擾情況、振動情況、溫度與濕度情況、空調(diào)設備的運行情況，并應特別注意檢查控制機柜內(nèi)部的卡件等電子設備有無出現(xiàn)水珠或者凝露。

（2）檢查有無腐蝕性氣體腐蝕設備，與過多的粉塵堆積的現(xiàn)象。

（3）每星期至少進行一次定期檢查，并做好定期巡檢記錄。

3. 控制站、操作站定期檢查

（1）檢查計算機、顯示器、鼠標、鍵盤等硬件是否完好；

（2）檢查系統(tǒng)實時監(jiān)控工作是否正常，包括數(shù)據(jù)刷新、各功能畫面的操作是否正常；

（3）檢查故障診斷畫面，查看是否有故障提示；

（4）向操作人員了解DCS運行及工藝生產(chǎn)情況，為以后控制方案優(yōu)化提供依據(jù)；

（5）系統(tǒng)在運行一定時間后，應及時的備份或清理歷史趨勢和報表等運行歷史文件；

（6）打開系統(tǒng)柜、儀表柜、操作臺等檢查系統(tǒng)有無硬件故障（FAIL燈亮）及其他異常情況；

（7）檢查各機柜電源箱是否工作正常，電源風扇是否工作，5V、24V指示燈是否正常；

（8）檢查系統(tǒng)接地（包括操作站、控制站等）、防雷接地裝置是否符合標準要求；

（9）定期清除積累的灰塵以保持干凈、整潔。

（10）以上檢查內(nèi)容每星期至少定期進行一次，并做好定期巡檢記錄。

（11）當操作站運行一定時期后（通常三個月），請用操作系統(tǒng)提供的磁盤整理程序整理硬盤。

4. DCS網(wǎng)絡定期檢查

（1）檢查各操作站網(wǎng)卡指示燈狀態(tài)是否正常；

（2）檢查所有主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡件等卡件的通訊指示燈是否正常；

（3）檢查集線器、交換機通訊指示燈是否正常；

（4）檢查各通訊接頭連接是否可靠正常；

（5）檢查監(jiān)控軟件的“故障診斷”畫面中是否有提示通訊故障，“診斷信息”中是否有通訊故障的記錄；

（6）建議DCS網(wǎng)絡的檢查每個月進行一次。定期檢查可使用“故障診斷”軟件?！?/span>

五、大修期間維護指導

1. 大修期間對DCS系統(tǒng)應進行徹底的維護，內(nèi)容包括

（1）系統(tǒng)停電檢修，包括徹底的灰塵清理，改接線等內(nèi)容。

（2）對于在日常巡檢，定期巡檢中發(fā)現(xiàn)而不能及時處理的問題進行集中處理，如系統(tǒng)升級，組態(tài)下載等。

（3）系統(tǒng)在檢修前應對DCS系統(tǒng)組態(tài)進行備份，并對系統(tǒng)運行參數(shù)（如PID等）進行上載和備份。

（4）在檢修期間更改組態(tài)、控制及聯(lián)鎖程序，必須組織工藝、設備、電氣和儀表相關(guān)負責人共同參與聯(lián)鎖調(diào)試，并形成聯(lián)鎖調(diào)試記錄。

（5）檢修期間應檢查供電和接地系統(tǒng)是否符合要求。

（6）及時做好大修期間DCS維護記錄。

2. 大修期間系統(tǒng)維護步驟

第一步：檢查校對備份

檢查軟件備份，組態(tài)文件備份、控制及工藝數(shù)據(jù)等備份是否正確、齊全。

第二步：按如下順序切斷電源

（1）每個操作站依次退出實時監(jiān)控及操作系統(tǒng)后，關(guān)閉操作站工控機及顯示器電源；

（2）逐個關(guān)閉控制站電源箱電源；

（3）關(guān)閉各個支路電源開關(guān)；

（4）關(guān)閉不間斷電源（UPS）開關(guān)；

（5）關(guān)閉總電源開關(guān)。

第三步：進行DCS停電維護

（1）操作站、控制站停電吹掃檢修。包括工控機內(nèi)部，控制站機籠、電源箱等部件的灰塵清理。

（2）針對日常巡檢、定期巡檢中發(fā)現(xiàn)而不能及時處理的故障進行維護及排除。

（3）儀表及線路檢修：包括供電線路、I/O信號線、通訊線、端子排、繼電器、安全柵等。確保各儀表工作正常，線路可靠連接，標識清晰正確。

（4）接地系統(tǒng)檢修。包括端子檢查、各操作站（工控機、顯示器）接地檢查、各控制站（電源、機籠）接地檢查、對地電阻測試。

第四步：現(xiàn)場以及DCS的各項維護工作完成后，檢查確認以下各項重新上電條件是否滿足

（1）首先應聯(lián)系工藝、電氣、設備、儀表等專業(yè)共同確認是否滿足DCS系統(tǒng)的上電條件。

（2）確認電氣提供的總電源符合要求后，合上供電總斷路器，并分別檢查輸出電壓。

（3）合上配電箱內(nèi)的各支路斷路器，分別檢查輸出電壓。

（4）若配有UPS或穩(wěn)壓電源，檢查UPS或穩(wěn)壓電源輸出電壓是否正常。

第五步：系統(tǒng)上電及測試

（1）啟動工程師站、服務器站、操作站、同時將系統(tǒng)各電源箱依次上電檢查。

（2）檢查各電源箱是否工作正常，電源風扇是否工作，5V、24V指示燈是否正常。

（3）檢查各計算機的系統(tǒng)軟件及應用軟件的文件夾和文件是否正確；硬盤剩余空間無較大變化，并通過磁盤表面測試。

（4）將修改后的組態(tài)進行編譯下載。

（5）從每個操作站實時監(jiān)控的故障診斷中觀察是否存在故障。

（6）打開控制站柜門，觀察卡件是否工作正常，有無故障顯示（FAIL燈亮）。

（7）供電冗余測試

分別開通冗余交流~220VAC總進線的一路，其他交流供電回路失電，但系統(tǒng)應仍然可以正常工作。

分別開通冗余直流電源一路，關(guān)閉其他直流電源，測量每一機籠（架）母板電源端子上5V、24V的電壓。

（8）通信冗余測試：分別接通各冗余通訊線的其中一路通訊線（其他通訊線脫開），利用下載組態(tài)功能測試是否正常，如均正常則表明通訊網(wǎng)絡正常。

（9）卡件冗余測試：通過帶電插拔互為冗余的卡件，檢查冗余是否正常。

注意：如果撥出冗余的主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡的其中一塊并插回后，須等數(shù)據(jù)拷貝完成后才可撥另一塊冗余卡，否則在生產(chǎn)過程中會造成嚴重后果。

第六步：控制、工藝參數(shù)檢查

（1）校對各個已經(jīng)成功運行過的控制、工藝參數(shù)（因組態(tài)修改下載，部分參數(shù)可能出現(xiàn)混亂現(xiàn)象，需重新輸入）。

（2）對現(xiàn)場儀表（變送器、調(diào)節(jié)閥等）更換過的控制回路、新增加的控制回路（程序），其參數(shù)需要重新整定及并進行調(diào)試。

六、故障處理指導

1. 通信網(wǎng)絡故障

（1）通信接頭接觸不良會引起通信故障，確認有該故障發(fā)生后，可以利用專用工具重做接頭。

（2）由于各通信單元有地址設置，通信維護時，確認網(wǎng)卡、主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡的地址設置是否正確。

2. 現(xiàn)場設備故障

操作人員應將自控回路切為手動，閥門維修時，應起用旁路閥。

3. 系統(tǒng)出現(xiàn)I/O卡件故障時

（1）應將相應控制回路、控制程序、聯(lián)鎖立即切手動，并由系統(tǒng)維護人員立即更換故障卡件，確認故障消除后方方可再次將系統(tǒng)投入自動。

（2）卡件更換前，應將地址、配電、冗余等開關(guān)或跳線撥到原卡件位置。

（3）對于非冗余的輸出卡件故障，故障卡對應的閥門、設備等在DCS端無法操作，需通知現(xiàn)場操作人員進行現(xiàn)場操作，待故障排除后方可進行DCS操作。

4. 在工廠供電系統(tǒng)出現(xiàn)異常中斷時，應根據(jù)工藝要求，處理好動設備、閥門等儀表設備后，按系統(tǒng)斷電步驟給DCS斷電。

5. 當控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障導致系統(tǒng)癱瘓（此情況甚少）時，需預先制定事故預案。

七、組態(tài)修改及下載指導

1. 組態(tài)修改基本原則

組態(tài)文件修改之前必須對當前組態(tài)文件進行備份，以備緊急恢復使用。組態(tài)文件的修改必須在工程師站進行。

2. 生產(chǎn)過程中的組態(tài)修改

在生產(chǎn)過程中，因各種原因需要對DCS組態(tài)進行修改，以達到良好地監(jiān)控效果，在修改過程中需對修改內(nèi)容進行有效區(qū)分：

（1）僅增加或修改總貌（或流程圖、報表、趨勢頁、控制分組、數(shù)據(jù)一覽、用戶權(quán)限、二次計算、語音報警、操作小組、自定義鍵）、修改位號單位（或位號注釋）等操作，在完成上述操作后，傳送至各操作站。

（2）增加或刪除卡件、增加或刪、改位號或修改位號量程（或報警信息），則需要進行下載。

對卡件、位號的修改不涉及控制程序，則可在工藝裝置處于生產(chǎn)狀態(tài)時進行下載工作；如涉及控制程序，則需將相關(guān)控制程序停用（如聯(lián)鎖取消、自動切為手動）后，方可進行下載工作。

（3）進行了控制程序的修改，則需要進行組態(tài)下載工作。

需將涉及該控制程序的所有控制程序停用（如聯(lián)鎖取消、自動切為手動）后，方可進行下載工作。

（4）對某控制站增加或減少了機籠，必須在工藝裝置處于停車狀態(tài)下進行，嚴禁在工藝裝置處于生產(chǎn)狀態(tài)時進行組態(tài)修改、下載工作。重要一點，若在現(xiàn)有卡件地址中間或者在現(xiàn)有自定義位號中間增加，刪除內(nèi)容，在線下載會引起大量數(shù)據(jù)不一致，應予避免杜絕。

3. 生產(chǎn)過程中下載時注意事項

（1）在線下載應選擇生產(chǎn)平穩(wěn)的時機，并避開順控切換、累積量精確計量等時序，下載前確認重要聯(lián)鎖切除，重要回路暫切為手動操作。

（2）下載時必須將控制程序及控制回路全部切到手動；切除聯(lián)鎖。

（3）組態(tài)文件修改下載前、后，均應對修改的內(nèi)容進行相應的驗證，確保其正確性。

（4）組態(tài)下載后，須及時傳送組態(tài)以保證各操作站工程師站的組態(tài)保持一致。

（5）生產(chǎn)過程在線下載的操作流程：

用更改完成的新組態(tài)替換現(xiàn)場工程師站運行目錄上的組態(tài)。

打開二次計算軟件，再退出，組態(tài)編譯通過后，啟動實時監(jiān)控軟件。

與相鄰的操作員站對比修改前后的軟件界面數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)回路開度、PID 參數(shù)、調(diào)節(jié)器正反作用，確認無誤后再進行下一步。

聯(lián)系工藝操作人員解除界面上本系統(tǒng)聯(lián)鎖，以確保聯(lián)鎖不會誤動作，并將調(diào)節(jié)回路切為手動，重要儀表、電氣設備，切換到現(xiàn)場操作。

下載組態(tài)。下載完成后及時為新修改增加的方案設定初值。

聯(lián)系工藝操作人員對新修改增加的方案進行測試。