DCS控制系统在水泥生产线的故障分析及措施

戴志国,何桂平（苏州中材建设有限公司，江苏 昆山 215300）

0 前言

近些年，随着国民经济的飞速发展，科学技术的不断进步，水泥产业的整体生产环境发生了巨大变化，不论在产品、技术、设备等各方面。水泥产业的发展见证了从传统的机械运行、继电器控制到现在DCS控制系统的整个过程，由于该系统受到外界因素的干扰，阻碍DCS控制系统的运行造成设备失控，严重干扰水泥产业整个生产线正常工作，解决干扰问题才能使水泥生产线顺畅工作。

1 DCS控制系统概述

DCS控制系统以微处理器为基础的分散控制体统，采用多层分级、合作自治的金字塔结构形式，通过微处理器和小型计算机对生产进行集中管理、分散控制的方式。该系统集传统设备的操控和计算机集中控制的优点外，完全避开传统机器操作性差和微型计算机系统危险性高的缺点。目前，DCS控制系统普遍应用在冶金、电力、制造业等领域中。在水泥生产企业的生产流程简单易操作，水泥生产线的整个过程只需输入指令，就可以按照流程自动工作，水泥包装完成程序结束。

2 常见DCS控制系统干扰来源

2.1 空间辐射

水泥生产线中常见的空间辐射有电力网络、电磁场、自然放电以及企业内部各种感应加热设备等多种外界因素的作用下进行辐射干扰，在这种复杂的空间环境称为空间辐射。若DCS控制系统在射频工作环境中，更易受到辐射干扰，这种干扰的途径主要通过内部电路感应和通信线路的外引线形成干扰，对DCS控制系统造成很大影响，同时辐射干扰是相互的，干扰与设备的位置、磁场的大小关系紧密，需要对通信电缆、DCS控制系统采用屏蔽手段进行保护。由于当前的DCS控制系统结构存在干扰因素，即选择在线式不间断USB供电电源或对变压器进行隔离，利用外界优良的供电系统进行隔离，或实现接地系统的独立性，阻隔可能存在的干扰因素。

2.2 电缆屏蔽与敷设技术

屏蔽技术主要是通过导电能力较好的金属材料，减弱电缆辐射信号，当前水泥产业主要采用双层屏蔽的方式对空间磁场辐射进行屏蔽。敷设技术一般采用良好的电缆，针对工作环境的不同，相应信号电缆类型的选择也不相同，依据传输信号的类型对电缆进行敷设，需要注意的是动力线和信号线之间会存在干扰，需要隔离分开走线，进而达到抗干扰的目的。

2.3 信号隔离方法

在信号进入系统之前，应在根源上对信号线和地线之间通过接电容的方法，降低相互干扰的现象，并在系统内的信号干扰安装滤波器，尽可能地降低信号接收、传送过程中的外界因素干扰，但空间电磁干扰的因素比较多，机理也比较复杂完全消除是不可能的，应在DCS控制系统的设计入手，通过软件的优化，组装方式的改进来提升电控系统的可靠性。

2.4 设备选型及正确的接地线点

选择优良的DCS控制系统，抗干扰能力会比较强，虽然设备成本会比较高，但从长远角度考虑，今后的故障造成的经济损失不可估算。设备接地线的主要目的一是为了安全，二是抑制干扰，因此，选择正确的接地线点形成良好的地线环境，对提升整个电控系统的抗干扰能力起到重要作用。

3 案例分析

以某公司水泥生产线为例，一直运行比较稳定的电气控制系统出现了故障，发生事故的经过：正常运行的原料磨系统，不知什么原因突然中断，切断现场通讯功能，原料磨系统的中控室停止工作，连锁反应其余设备也是如此，各岗位人员对其设备、监控和现场等进行查看，发现收尘器已经停止工作，事故现场损坏严重，除了照明系统和受高压电控制的设备正常运行外，其余低压控制的设备基本都停止工作了，现场指挥人员立即启动应急预案，将高压控制的设备进行分闸操作。此次事故造成了严重的损失，①由于突发情况岗位人员经验不足，没能第一时间进行有效执行方案。造成立磨虽然在运转，却没有原料的进入，空磨运转很长时间致使磨盘由于挤压产生裂纹；②高压设备大部分需要电机油进行润滑工作，干转时间长造成两台电机零件损坏；③紧急停止高压设备烧坏高温看火镜头。

事故现场分析：低压控制的设备全部停止运行，高压控制的设备全部运行正常，当中控室发生故障，低压设备不能启动，高压设备不能及时停止，所有设备处于失控状态。本次故障发生具有特点性，需要我们弄清楚电控系统发生故障的原因。

事故原因分析：通过电气控制的基本原理可知，低压设备失去控制，高压设备却正常运行，显然是通讯模块损坏造成的，进一步检测可知只有FI830F模块出现故障时，才会造成信号到达中控传输中断，信号进不来也传不出去，并且厂区所有信号不能正常传输，由于高压设备和低压设备控制原理的不同，所以才会出现高压设备仍能正常运行，但却不能及时关闭。当前DCS控制系统的优点显著，受到水泥生产企业的青睐，操作员一台电脑可以控制所有设备的操作，但是也存在隐患，DCS控制系统一旦出现故障，将会造成水泥生产线大部分设备停止运行，不仅损坏设备还会造成严重的经济损失。

防止故障发生的有效措施：针对所有设备失控的状况，应先保护高压设备在运转不能停的情况下不受损坏，在低压设备供给高压设备之间加硬连锁，对高压设备实行分闸，若低压设备发生故障后，高压设备自动跳闸以免电机部件损坏。

4 结语

通过上述DCS控制系统的干扰因素及案例分析可知，解决DCS控制系统干扰因素和模块故障的发生后的应对方法，对水泥生产企业的发展至关重要，企业应从设备的选型和后期的维护中下功夫，制定有效的抗干扰因素，若电气系统一旦出现故障对企业造成的损失不可估算，改造、优化设备现存的缺陷是当前急需解决的，以保障水泥产业稳定发展。