浅谈DCS自动控制系统的调试

王继和

【摘 要】本文介绍了化工生产中使用的DCS系统调试前的检查和准备工作，以及DCS系统调试的主要方法，并对调试过程中出现的故障的诊断与处理作了简要的描述。

【关键词】D C S、调试、方法、故障诊断、处理

【中图分类号】 C931.9【文献标识码】 A【文章编号】1672-5158（2013）07-0051-01

前言

分散控制系统DCS是以微处理机为基础，集先进的计算机技术、通讯技术、CRT技术和控制技术于一体的控制系统。主要通过操作站对整个工艺过程进行集中监视、操作、管理，通过控制站对工艺过程各部分进行分散控制。 其功能特点是：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。不同的集散控制系统所实现的功能和调试方法也不尽相同，但总的内容与步骤大致相同。

一、DCS系统调试前进行检查

系统调试前的检查是为了保证开机顺利、可靠。通常集散系统不经检查是不允许送电和不允许开机的，而且在每次送电和每次开机前，都应进行必要的检查。

检查的主要内容如下：（1）检查主控室和现场控制站的空气温度、湿度、室内照度是否达到使用条件。为此要检查空调系统、照明系统和空气净化系统的运行是否正常，是否符合要求，有一项不合格，就不具备开机条件。若停机时间不长，而且不是因为环境问题停机，可以适当放松，只要环境的温度、湿度和净化度在控制范围之内即可。（2）导线绝缘电阻的检查，此项检查可以作为抽查项目。每个回路都有超载保护，可以抽查几个回路。检查方法是把导线和设备断开，用兆欧表测绝缘电阻。具体要求是：信号线路绝缘 ≥2MΩ，补偿导线之间的绝缘电阻≥0.5MΩ，系统电源带电部分与外壳的绝缘≥5MΩ。（3）供电检查分为两个步骤：：第一是装置的供电系统检查，包括UPS的检查和24VDC供电柜的检查；第二是供电电源的检查，包括熔断管容量的检查和负载性能的测试。

二、调试的主要方法

1、系统调试的覆盖方法

1）硬件调试项目覆盖。把硬件分类，制定调试表格，将具体的检验项目的正确状态、数据和允许误差填好。测试时按表格检查，注意记录。

2）软件调试覆盖。其实软件已经过厂家的出场调试，现场调试的主要工作是检查使用系统软件，对相应软件进行结构性测试和功能性测试。

3）单回路调试。根据回路接线图，将输入、输出信号按模拟量、数字量等类型分类，并按其范围和特点分组，排出调试顺序。无论一个回路的调试分几部分完成，每完成一部分即用色笔在回路图对已经调试的线路和单元做好标记，同时要做好相应的数据记录。

4）联锁回路调试覆盖。利用设计提供的信号联锁逻辑图或将线路图整理为逻辑测试图，对联锁系统进行逻辑功能调试。重点为测试前核对逻辑图。逻辑“1”和“0”的条件结果需双重测试。不能遗漏设计需要的逻辑功能，也不能出现多的逻辑功能。

5）程序控制系统调试覆盖。按程序表逐步测试，对每一步的进行条件、各元件状态、程序时间全面检查、试验。

2、系统调试的模拟方法

系统调试中采用综合模拟方法。采用这种方法的目的是在系统投入生产过程以前完整、真实的模拟过程参数，进行系统状态调试。

1）输入信号模拟。在系统中模拟输入过程变量相应的信号，使用0.05级数字万用表和数字式压力表做标准表，保证精度上的要求。

2）输出负载模拟。冷态调试时，现场负载不接入。对模拟量输出负载，可在控制室内有关盘中输出输入端子上接入与负载相当的小功率电阻，使其在屏幕上正常显示。当数字输出信号的负载需要时，可用信号灯模拟。热态调试前拆除模拟负载。

3）系统模拟。系统模拟主要使用在重要且复杂的联锁系统，采用冷态调试。制作模拟板，数字信号用开关和信号灯模拟，模拟量信号可由简易电子元件线路产生。

4）故障模拟。故障模拟的主要目的是为了检查计算机系统对故障的检测诊断和冗余功能。送入越限信号，故障信号，测试操作站的显示状态。用切断电源、切断负载、拔出插件（卡）、人为调整和加临时跨接线等方法模拟故障状态，测试操作站对相应故障的检测诊断和冗余功能。

三、调试人机对话

利用DCS操作站等人机接口的功能，如各单元插卡的发光二极管显示，以及现场的显示操作部分等，或必要时在端子上插入临时的人机接口，提高系统调试的速度、效率和准确性。其要点是：数据通道按三级优先权通讯。对不同的功能画面，扫描周期不同。注意调试中相应等待、监视、延时，不要急与对话。延时也包括调节单元的滞后，如向调节阀发送改变输出信号后，需等待阀的动作时间。

四、DCS系统现场调试中的故障诊断与处理

DCS系统尽管有很多优越性，给现场安装，调试及系统运行带来了很多方便，然而要保证控制系统输入输出点顺利开通，所有回路、联锁及报警系统安全、正确、可靠地投入运行，仍然必须注意现场安装，调试的高质量与高效率，及时排除隐患。根据以往的经验，在施工过程中要注意以下几个方面的问题，并采取相应的措施。

1、常见的硬件故障及软件故障

常见的硬件故障有：（1）系统插卡和元件故障。（2）线路故障。（3）电源故障。

软件方面的故障有：（1）程序错误。（2）组态错误。

2、故障测试的基本途径

现场调试主要包括三部分：硬件调试、软件调试和系统调试。硬件调试和软件调试也可以和现场安装后对DCS系统的设备检验工作一起进行。系统调试是安装后投运前对软件、硬件的综合性的最终检查。可以充分利用制造厂提供的故障检查流程图和故障诊断表。

3、故障的位置及处理

（1）DCS系统能及时对挂在总线上的各回路进行周期诊断，通过检查如发现异常现象，其内容就被编译成代码，经由总线的操作站传递信息，从而在CRT上显示和报告故障发生的位置。通过CRT了解故障情况后，应进一步通过机柜的有关卡件上的发光二极管的显示状态查询不正常状态的故障内容。插件外部的故障则要逐步检查分析。

（2）常见的故障定位方法：根据故障现象、范围、特点以及故障发生的记录，直接分析，判断产生的原因和故障的部位，查出故障。对一些明显的有外表特征的故障，通过外观检查，判断故障部位，如插头松动、断线、碰线、短路、元件发热烧坏、虚焊等等。有的故障是暂时性的，可以通过人为的摇动，敲击来发现。对怀疑有问题的故障部件，用备件或同样的卡件进行替换，或相互比较。注意替换以前要分析排除一些危害故障，如电源异常，负载短路等引起的元件损坏的故障，若不先行排除这些故障则替换后可能会继续损坏元件。当故障范围不明时，可对故障相关的部件、线路进行分段，逐段分析检查。将某些部件或线路暂时断开，观察故障现象变化情况，逐步缩小故障范围，以确定故障部位。

测试中若发现组态错误，可以核对组态表格和组态数据。对组态的修改要有专人负责。对于组态点，在调试过程中要逐一核对。对调试中的某些信号，有时还需要临时改变组态数据，以方便调试回路，调试完后应恢复原来的状态。

应用软件的编制一般在设计阶段已经完成，因而在现场调试时难免会有一些程序上的修改，包括程序编写错误和控制上的变化修改。每套系统都有特定的编程语言，在调试中可以对程序进行检查和运行。

在系统调试中如故障无法进行在线诊断，可进行离线诊断。操作站的离线诊断主要是利用专用设备进行调试，检查有关功能。

结束语

系统调试是DCS投运的重要环节，根据工作经验，总结出DCS在系统调试中的一些方法和步骤，只有把DCS系统调试好，才能保证DCS的顺利投运。

参考文献

[1] 乐嘉谦.化工仪表维修工[M].北京化学工业出版社，2005