自动化仪表（DCS）常见故障以及预防性维护

李莉

[摘    要]自动化仪表（DCS）是工业上广泛应用的一种工具，由于工业的生产环境复杂，自动化仪表经常面临在高温高压环境下作业的现象，因此，在使用过程中很有可能出现故障，严重威胁到工业生产安全。为了能够降低故障带来的危害，尽可能减少出现故障的几率，就需要深入分析故障出现的原因，做到具体问题具体应对。鉴于此，文章立足于自动化仪表（DCS）常見故障及成因，对具体的应对措施以及预防性维护方法展开如下探讨。

[关键词]自动化仪表;常见故障;预防性维护

[中图分类号]TH86 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）11–0–03

Common Failures and Preventive Maintenance of DCS

Li Li

[Abstract]Automation instrumentation （DCS） is a tool widely used in industry. Due to the complex production environment of industry， automation instrumentation often faces the phenomenon of working in high temperature and high pressure environment. Therefore， it is very likely to malfunction during use. Threaten industrial production safety. In order to reduce the damage caused by the failure and minimize the probability of failure， it is necessary to analyze the cause of the failure in depth and deal with specific problems. In view of this， the article is based on the common failures and causes of automation instruments （DCS）， and discusses specific countermeasures and preventive maintenance methods as follows.

[Keywords]automatic instrument; common failure; preventive maintenance

1 自动化仪表（DCS）常见故障及成因

1.1 温度控制仪故障及成因

由于自动化仪表（DCS）的作业环境多变，因此其内部出现故障的可能性也相对较大，这也是无法使DCS处于正常使用状态的关键原因。比如，一旦DCS处于湿度或者温度超出其内部元件所能承受的容差，就会引发温度控制仪故障，即DCS测量滞后。如果长时间无法改善外部环境条件，就会导致DCS测量元件严重受损，进而降低测量精确度。

1.2 电源故障及成因

电源是确保DCS系统正常运行的主要原因，一旦电源出现问题，就需要快速找出问题所在，常见的引发电源问题的原因主要有：①配线、电缆、端子接头接触不良。②电源在运行过程中致使接头松动。③由于受到外力作用导致螺栓连接位置接触不良。④电源线阻抗增加或者绝缘层质量不达标。⑤外物腐蚀了电源线，致使电源线接触不良。⑥电源线布线缺乏合理性。⑦地线布置不合理，磁信号严重影响了电源系统的运作。

1.3 网络通信故障及成因

DCS系统的网络节点众多，除了人机界面的连接节点之外，同时还有连接中央处理器的节点。常见的网络通行故障有操作员站掉线、服务器死机、通信中断等。出现这种故障的原因除了来自于网络堵塞和软件设计不合理之外，还来源于以下几个方面：

①在传输数据的过程中，某个节点为询问数据，而其他节点缺少数据支撑，因此，就会出现询问指令重复的现象，致使网络堵塞。②破坏网络通信介质。③DCS组态作业缺乏规范性，缺少合理的I/O连接，对于数据的读取，由于负荷过载而出现了网络堵塞问题。④在升级软件之后，驱动程序无法顺应硬件的要求。

1.4 软件故障及成因

通常软件故障的出现是由于编制错误而引起的，在软件升级后或者DCS系统投入使用之后，通常情况下会增加大部分软件程序编制工作的复杂程度，再加上组态人员交叉作业，就会增加软件错误出现的概率，监控软件以及安装工作站工具是DCS系统所应用的软件。故障主要体现为：

①主CPU组态、从CPU组态信息不一致，CPU无法正常初始化。（2）数据库组态和通道连接信号无法有效匹配。（3）由于网络通信阻塞导致系统混乱。（4）打印机失效。

1.5 液位仪表故障及成因

在DCS运行的过程中，可能会引发液位仪表故障，如果这种故障频繁出现，就会引起液位数值以及仪表数值之间的差异。为了能够尽可能避免这种现象，就需要相关工作人员密切观察液位，并且及时采取对应的措施减少故障。

1.6 系统干扰故障及成因

在DCS的常见故障中，系统干扰也是一种常见故障，主要表现为接地不良以及屏蔽故障等。一旦出现这种类型的故障，就会引发参数错误问题，威胁到DCS的正常运行。所以，引发DCS故障的原因是DCS的运行环境复杂，使用大功率通信设备、切换备用电源以及屏蔽故障等，都有可能干扰DCS，进而引发系统干扰故障。

2 自动化仪表（DCS）常见故障处理方法

2.1 温度控制仪故障处理

面对温度控制仪故障，需要相关工作人员密切观察DSC的显示值，如果数值突然变大或变小，就说明测量元件或者测量回路出现了问题。如果温度控制仪的波动速度比较慢，通过热量守恒定律就可以判断出故障来源于工艺问题。如果温度控制仪的波动速度太快，就说明故障是由于系统问题而引起的。

2.2 电源故障处理

（1）电源故障是自动化仪表故障中较为普遍的故障类型之一，电源故障的产生和DCS模块的使用时间相关，DCS模块的使用时间越久就越容易出现电源故障，规避和处理故障的方法主要有以下几点：

①在选择电源模块时以质量为标准进行严格筛选，并且对电源的冗余率进行调整。②在检查维护时查看电源接线是否松动，如果出现松动情况，要及时处理。③规避和降低电磁的干扰，对电源的布线做出改进升级。④对电源的使用情况做详细记录，根据电源的使用寿命周期对电源进行定期更换，避免故障的发生。

（2）维护DCS系统电源最常见的方式有以下5种：

①对电源电缆接线、配线、端子排、螺丝等部件进行测温检查，避免因温度过高而产生故障。②对电源配线、端子排、电缆接线处螺丝等进行检查，查看是否连接正常，如果出现连接松动要及时调整，同时还要保证保险丝的容量符合电路图要求。③对UPS电源的接线和其电源输出进行检测，如果存在问题就要做出及时处理。④为了防止单路电源出现长时间运作状况的发生，就要在DCS电源报警发出以后及时找出故障问题所在，及时排除故障。⑤如果控制器出现故障或者故障和控制器有关联，在这种情况下就要快速更换电源，如果不及时处理，就有可能造成控制器的设置初始化，所以要做好防范工作。

2.3 通信故障处理

由于降低网络通信负荷的难度较大，而且也没有低损耗切可行的办法，所以解决网络通信堵塞的方法就只能依靠于工作人员的日常维护和检查，但是由于维护检查的工作难度很大，所以为了解决通信网络堵塞问题就要提高维护工作人员的工作能力，完善日常维护工作的方法和技巧，下面归纳处7条日常维护工作的方式。

（1）加强网络监控工作，提升网络的测试频率，对网络进行多频次测试，对所有系统的通信负荷率进行针对性监测，及时发现异常状况和调整网络的数据输出时间，降低网络的符合。

（2）排除网络运行的阻力因素，在进行检测工作时，对DPU和数据站点做及时复位处理，删除无用的数据文件。

（3）提升网络运行的稳定性，应用双层网结构构建DCS系统，对管理网络和系统网络进行分离。

（4）对网络的硬件设施做定期检查，确保散热系统稳定运行，检查各硬件之间的连接是否正常。

（5）采取单向输出的方式进行数据传送。

（6）加强温度监测，在温度的监测中增加CRT，提高监测效率，在温度出现异常后及时发现并处理，避免因温度过高而影响网络的正常运行。

（7）在进行软件升级时，要仔细检查硬件参数是否符合软件的运行环境，避免应软硬件不配套而引发网络故障，保障网络系统正常运行。

2.4 软件故障处理

软件故障的出现频率较少，引发软件故障的原因在于对机组进行调试过程中，DCS系统能否稳定正常的运行，完善可靠的软件起到决定性作用。因此，为了保证DCS系统的正常运行，就要在机组检测调整前制定完善的检修方案，并且严格按照方案要求进行，确保相关技术和数据的有效执行，规避因工作人员的失误而导致软件出现故障。同时也要对数据进行及时备份处理，避免软件故障造成数据损失。

2.5 液位仪表故障处理

液位仪表出现故障的表现往往为仪表数值和液位数值之间出现差异，这种情况下就要对设备的导压管进行检查，一旦出现渗漏和侧漏的状况，就要对漏洞进行及时修补，保证系统的正常运行。

2.6 系统干扰故障处理

系统干扰故障的产生都是有干扰源的，所以为了避免系统干扰故障的产生，在DCS运行的过程中，工作人员要对系统进行及时巡查，对系统的运行环境进行优化，排查可能出现的干扰源，确保信号线的安全环境，对系统干扰故障做好预防工作。

3 自动化仪表（DCS）常见故障预防性维护措施

3.1 提高维护人员的专业能力

对于自动化仪表（DCS）的预防性维护，需要从维护人员的专业能力出发，强化维护人员的培训工作，积极鼓励维护人员学习相关的专业知识，掌握预防性维护方法，以便能够及时发现故障中的安全隐患，尽可能减少故障出现的概率，降低故障带来的损失。同时，为了能够达到预防性维护DCS系统的目的，还需要维护人员具备灵活使用各种检查方法以及维护方式的能力，以便快速找出故障，分析故障原因，在此基础上采取针对性的维护措施。

3.2 建立健全检查制度

DCS预防性维护工作的开展，必须严格按照相关指导文件以及规范标准的要求，结合实际情况制定预防性维护方案，确保该项工作的落实有据可依。同时，还需要定期做好检查以及巡视工作。此外，对于实际开展预防性维护工作中遇到的各种问题，需要做好相关记录，规范记录的形式和内容，如实记录故障现象、故障原因以及故障的处理方式。这样一来不仅能够丰富相关维护人员的工作经验，还有利于为后期相关维护工作的进行提供可靠的依据。

3.3 全面开展预防性维护

要想提升预防性维护工作效果，就需要从全局出发做好预防性维护工作。

（1）全面检查自动化仪表（DCS），做好冗余电源以及控制器服务器的测试工作，并且彻底清理控制站机笼、计算机内部以及电源箱等部件的灰尘。

（2）检查和维护系统供电线路，准确测试UPS的供电能力，优化放电处理工作。

（3）及时检查和维护接地系统，检查接地电阻以及端子。

（4）为避免数据丢失，就需要做好所有软件数据的备份工作。

3.4 加强巡查管理

在进行自动化仪表（DCS）预防性维护工作的过程中，需要严格按照相关规章制度做好巡查管理工作，尽可能确保维护工作效果。实际巡查作业的实施，应该结合具体情况制定对应的维护检修流程以及内容，合理规划检修时间，以便在短时间内高效开展相关的检修以及巡查工作，以此来最大限度提升预防性维修效率。比如，对于压力变送器、液位计以及差压变送器中经常用到的DCS，由于很容易积灰，所以在对其进行巡查管理时，需要制定科学合理的排污方案，以此来推动DCS的安全稳定运行。

3.5 做好防腐蚀与防雷工作

尽管DCS的自动化控制功能良好，但是在实际使用过程中也会受到来自雷电以及腐蚀等外界因素的影响，进而引发故障。对此，对于DCS的预防性维护就需要做好防雷和防腐蚀工作。存在于DCS中的易腐蚀元件相对较多，而强酸、强碱以及腐蚀性气体都有可能腐蚀这些元件，一旦敏感元件受到腐蚀，就会使DCS的数据出现误差，为了避免这种现象的出现，就需要做好敏感元件的质量检查工作，选用合金以及非金属等不易腐蚀的材料元件，并且运用隔离液做好防腐处理工作。为了能够有效提升DCS的防雷性能，在条件允许的情况下，还需要优先使用防雷性能良好的悬式绝缘子。

4 結束语

面对我国工业快速发展的现状，自动化仪表的应用范围仍然在逐渐扩展，然而，面对复杂的作业环境，自动化仪表的医用难免会出现一些故障，因此，为了能够充分发挥出自动化仪表的作用，使仪表系统处于高效运行的状态，就需要做好自动仪表的预防性维护工作，以此来推动工业化的进一步发展，为我国经济效益的提升提供可靠的保障。

参考文献

[1] 胡天南.DCS系统常见故障分析[J].科技创新导报，2019，16（4）：149-150.

[2] 袁子陵.自动化仪表（DCS）常见故障以及预防性维护分析[J].化工设计通信，2018，44（11）：123.