DCS系统维护管理和应用探析

李文学

（黄河鑫业有限公司，青海 西宁 810000）

0 引 言

分布式控制系统主要是基于现代计算机技术的应用对生产过程进行集中监视、管理、操作和分散控制[1]。该系统从构成上来看，作为纵向分层和横向分散的控制系统，以多层信息网络作为基础，将分布于全厂内的控制设备信息数据处理连接起来，实现不同信息共建共享，并完成管控与决策。该系统运行过程中难免受到一些不良因素的影响，因此加强系统运行维护管理至关重要。

1 做好各项准备工作

运维管理初期，应当全面熟悉DCS系统的构成架构。比如，XDPS系统由DPU、高速实时信息数据网和MMI组成，需熟记系统构成和相关设备，提高维护管理效率。要清楚各模块功能，全面了解外部接线图，清晰认知DCS内部数据流向和处理流程。实践中，还应当熟悉DCS各模块及地仪表的运行和故障状态指示灯代表的意思，准确掌握各仪器设备的性能，便于及时发现和处理故障问题[2]。DCS软、硬件备份也非常重要，硬件备份应当以易损部位为重点，如BCNET卡和DPU模块等。软件备份过程中，应当针对操作系统、DPU组态和历史数据库等定期备份，确保备份的多样性。此外，要注意收集整理资料，包括硬件、软件和厂家联系方式等相关信息资料，便于系统维护过程中节约时间，使维护工作更具针对性。

2 加强DCS系统运维管理的有效策略

实际中，既要做好各项准备工作，又要加强系统运行和停运两个环节的维护与管理工作。

2.1 系统运行过程中的维护管理措施

在DCS系统运行过程中，因机柜下层为电缆夹层，情况复杂且容易出现鼠害问题，所以应将机柜下的电缆入口封死，并且在机柜中放置一些粘鼠板或放置毒鼠药物。系统运行时，应当注意故障卡件的更换。新卡件应当用防静电袋进行包裹，防止人直接用手接触相关元器件造成不利后果。在卡件更换过程中，应当做好防静电处理，必要时应带上防静电手环，注意在卡件更换前对跳线地址进行确认[3]。实际运行过程中经常会出现测点跳变问题，多数情况下是因为就地接线端子松动或DCS机柜端子板通道受到损坏，也可能是因为强电磁干扰。因此，需严格检查信号线屏蔽和接地状况，确保信号线与干扰源保持一定的距离。实际运行过程中，应当注意对组态的优化处理，提前备份好组态并做好记录。运行过程中，DCS系统应当对电脑磁盘进行检查，尤其要检查空余容量，优化整理磁盘，及时清除没有价值的数据信息，同时定期将历史数据导入移动硬盘予以保存。在系统运行过程中，还要定期检查操作人员的权限，特别是网络端口位置的配置情况，严格管理工程师授权，严禁非热控人员擅自登录并修改组态。

2.2 系统停运后也应加强运行维护管理

在DCS系统停运后，按照规程和要求清理DCS机柜和卡件中的清灰，并及时更换运行过程中不能更换的元件。要对操作员站、工程站内的电脑清灰，并且给CPU涂抹散热硅脂，确保计算机正常运行。停机后，检查各机柜、UPS和电源模块供电，处理好低电压电源模块，必要时对其进行更换处理。对机柜内部的DPU、卡件和网络进行冗余测试，详细记录冗余测试结果[4]。检查DCS系统接线及插头的牢靠性，防止出现虚接问题，紧固处理易松动之处。检查机柜散热风扇的实际运行情况，更换存在故障及老化而影响散热效果的风扇。测量接地电阻，确保机柜接地铜排到大地的接地电阻不超过2.5 Ω。

系统停运后的维护管理过程中，需特别注意以下几方面问题。在对DCS系统进行停电检修前，确认生产设备停运且整个组态信息已保存完好，待停电手续完全办理后再严格按照顺序进行操作。先依次使单个电源停止工作，然后总电源停止工作。切忌随意停总电源。清灰处理是应用干燥的压缩空气确保无水和无油污，压力保持在0.05 MPa。清灰时所用的吸尘器应具有较大吸力，能及时吸走扬尘。在DCS机柜检修过程中，防静电处理也非常重要，而带好防静电设备及人体事先进行放电非常重要。同时，尽可能避免碰触卡件上的电路部件，拆卸的卡件应当置于防静电垫子上。DCS机柜中的电源模块很容易发热和老化，且容易产生电压不足等问题，因此在对其进行清洗时，应先去掉触头上的锈蚀，然后清洗电源背板和接线处。实践中若无法有效解决上述问题，则建议更换电源模块。清理完毕卡件上的灰尘回装至机柜槽位内时，一定要确保编号无误，同时检查卡件连接电缆插接是否到位，确保其牢固不松动[5]。机柜散热扇清理过程中，应当更换转动不灵活的散热风扇。检修工作完成后，严格按照规定进行通电测试，检测各等级输出电压是否正常，尤其是DPU及卡件的状态是否正常，并检查切换功能是否正常。

2.3 DCS系统维护管理与应用实践

2.3.1 系统现状概述

某厂在运机组全部采用DCS控制系统，其中一些DCS系统已经实现了机组运行参数显示、故障保护停车和声光报警功能，同时实现了数据库、自控控制逻辑组态、历史信息查询、数据显示画面和故障顺序记录等功能。2018年度1月份对上述各机组运行故障进行统计记录，数据显示DCS控制系统故障率最高可达0.56%，平均故障率0.4%。随着系统规模的扩大及用时延长，控制系统中的问题逐渐暴露，如通信故障、组态文件信息丢失和无故监控画面退出等。为此，需对DCS系统运行过程中的各种故障问题进行分析与处理，使故障发生率从0.4%下降至0.1%。

2.3.2 维护管理方案

第一，无故监控画面退出。出现这样的问题，主要是因为软硬件兼容性差，系统物理内存与虚拟内存经长期运行，导致内存空间占用增大，使内存空间变小或者不足导致系统退出。也可能因为系统盘空间相对较小，在长期运行过程中导致磁盘碎片数量增大，导致文件读取所需的时间增加，监控系统因此而退出。此外，如果操作人员进行非法操作，也会导致监控系统自动退出；周围环境温度过高或湿度太大，也会导致监控画面无故退出。对于这一故障，应当从以下几个方面着手。首先，每隔2～3个月对操作站进行一次除尘处理，优化设计除尘检修方案，确保操作站硬件的清洁性，降低故障发生率；其次，清扫操作站时应当利用系统磁盘碎片整理程序整理磁盘，以此消除碎片；最后，对操作人员加强教育培训，使他们能够全面了解操作知识和技能。同时，要定期改变组态文件的存放分区，以免硬盘因系统长期读写和分区而损坏硬盘。

第二，组态文件丢失。究其原因，主要是系统控制站运行时间较长，后备锂电池基本失效，当电源箱供电出现故障问题时，可能会导致组态数据丢失。对于这一问题，应当定期检查与更换后备锂电池，并利用系统大修契机制定有效的技术措施，全面监测与检修供电系统。

第三，通信故障。系统采用的是共享式以太网，主要问题是用户共建共享带宽，各用户的实际可用带宽随网络用户的增加而递减。当网络负荷相对较大时，会导致数据信息冲突而导致数据阻塞，严重威胁控制系统的安全运行。针对这一问题，应当升级DPU硬件通信卡，优化升级DCS通信网络交换机和DCS软件通信协议等。

经过对DCS控制系统的全面管理，从机组DCS系统运行状态检验效果来看，未发生无故监控画面退出问题、数据无法刷新以及通信故障。

3 结 论

DCS系统运行维护与管理关系着电厂的整体稳定性，维护工作应当落实到过程中，做到防患于未然。