一般情况下该怎样判断DCS系统故障.docx

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一般情况下该怎样判断DCS系统故障

一般情况下改怎样判断DCS系统故障？

在DCS维护过程中有什么好的步骤方法？

需要注意什么事项？

DCS故障分为硬件故障和软件故障。

硬件故障又有DPU故障、卡件故障、电源故障、接地故障等等；

软件故障：

系统软件故障和应用软件故障

维护：

（1）全面掌握DCS系统的工作原理，熟记维护和技术规程。

（2）认真做好日常的巡视工作。

（3）做好重大系统和设备的定期实验，并做好实验数据的记录工作。

（4）DCS系统的数据库要定期备份。

（5）热工保护的投切应严格执行工作票制度，检修某运行设备时，要采取隔离措施，以防发生相关设备的连锁反应。

（6）定期做好测量仪表的校验，确保数据采集的准确性。

（7）严格执行重大设备的定期轮换制，确保设备的长周期稳定运行。

DCS系统的维护与管理

在日常工作中，加强对系统的维护是防范系统故障发生提高系统安全可靠性的重要保障。

1系统的日常维护是DCS系统稳定高效运行的基础，主要的维护工作有以下几点：

（l）完善DCS系统管理制度。

（2）保证空调设备稳定运行，保证室温变化小于±5℃/h，避免由于温度、湿度急剧变化导致在系统设备上的凝露。

（3）加强防静电措施和良好的屏蔽，尽量避免电磁场对系统的干扰。

系统正常运行时，室内禁止使用电动工具，大功率电气设备应远离系统至少20米。

如前述的空压机、氮压机通讯报警即属于这类问题。

（4）注意防尘，现场与控制室合理隔离，并定时清扫，保持清洁，防止粉尘对元件运行及散热产生不良影响。

定期清洗系统降温风扇和机柜过滤网。

显示器每半年至少拆检检除尘一次，DCS卡件每年至少除尘一次。

否则容易造成操作站死机、运行速度慢等故障，情况严重的会造成卡件损坏。

（5）控制室要有安全可靠的接地系统等。

接地方面，系统一定要有独立的接地极，接地电阻小于4欧姆。

（6）严禁使用非正版软件和安装与系统无关的软件。

软件备份应在控制室和之外的地方分别存放。

2预防性维护

每年应利用大修进行一次预防性的维护，以掌握系统运行状态，消除故障隐患。

大修期间对DCS系统应进行彻底的维护，内容包括：

（1）系统冗余测试：

对冗余电源、服务器、控制器、通讯网络进行冗余测试。

（2）操作站、控制站停电检修。

包括计算机内部、控制站机笼、电源箱等部件的灰尘清理。

（3）系统供电、接地系统检修检查。

并对UPS进行供电能力测试和实施放电试验。

对接地极进行接地电阻测试。

（4）对系统卡件进行点检。

3故障性维护

对DCS系统故障维护的关键是快速、准确地判断出故障点的位置，故障维护中的一些经验总结如下几点：

（1）DCS系统往往具有丰富的自诊断功能。

根据报警，可以直接找到故障点，并且还可通过报警的消除来验证维修结果。

（2）对于系统硬件故障报警一定要让操作人员清楚报警含义，他们是报警的第一发现者。

将报警信息及时通知DCS维护人员能有效降低故障对生产的影响。

DCS系统故障诊断与处理

DCS系统一旦出现故障，用最短时间淮确分析和诊断故障发生的部位和原因是当务之急。

根据我们的经验，系统故障处理应注意以下几个方面：

（l）首先检查是否为操作人员、维修人员误操作引起的故障。

如：

因退出操作权限而不能操作，手动调节时键盘输人数据错误，联锁切换不当，回路检修造成短路或接地，等等。

（2）利用DCS系统的自诊断测试功能和硬件故障指示灯来确认故障原因和故障所在。

分清是仪表故障还是DCS系统故障，若是DCS系统故障，进一步判断出是硬件故障还是软件故障。

（3）进行DCS卡件更换时一定要确认能否在线更换，冗余卡件切换对工作是否有影响。

（4）进行软件故障处理并需要下装时，要确认系统是否允许在线下装。

比较可靠的方法是进行增量下装，同时将下装可能影响的参数和阀门强制手动，可以有效避免对设备运行的影响。

（5）系统故障一定要查清原因，否则可能会造成替换上的卡件或模块会再次损坏。

（6）系统软件下装、停送电操作执行唱票、复诵制度对杜绝误操作，提高检修过程的安全可靠性，具有非常明显的作用。

DCS维护包括日常维护、预防维护和故障维护几部分。

一、日常维护：

DCS系统的日常维护是系统稳定高效运行的基础，主要的维护工作有以下几点：

1）完善DCS系统管理制度。

2）保证空调设备稳定运行,保证室温变化小于±5℃/h,避免由于温度、湿度急剧变化导致在系统设备上的凝露。

3）尽量避免电磁场对系统的干扰,避免移动运行中的操作站、显示器等,避免拉动或碰伤设备连接电缆和通讯电缆等。

4）注意防尘，现场与控制室合理隔离，并定时清扫，保持清洁，防止粉尘对元件运行及散热产生不良影响;

5）严禁使用非正版软件和安装与系统无关软件。

6）做好控制子目录文件的备份,各自控回路的PID参数、调节器正反作用等系统数据记录工作。

7）检查控制主机、显示器、鼠标、键盘等硬件是否完好,实时监控工作是否正常。

8）查看故障诊断画面,是否有故障提示。

9）系统上电后,通信接头不能与机柜等导电体相碰,互为冗余的通信线、通信接头不能碰在一起,以免烧坏通信网卡。

二、预防维护：

有计划地进行主动性维护,保证系统及元件运行稳定可靠,运行环境良好及时检测更换元器件,消除隐患。

每年应利用大修进行一次预防性的维护,以掌握系统运行状态,消除故障隐患。

大修期间对DCS系统应进行彻底的维护,内容包括:

1）系统冗余测试:

对冗余电源、服务器、控制器、通讯网络进行冗余测试。

操作站、控制站停电检修。

包括计算机内部、控制站机笼、电源箱等部件的灰尘清理。

2）系统供电线路检修。

并对UPS进行供电能力测试和实施放电操作。

3）接地系统检修。

包括端子检查、对地电阻测试。

4）现场设备检修。

具体做法可参照有关设备说明书。

大修后系统维护负责人应确认条件具备方可上电,并应严格遵照上电步骤进行。

三、故障维护

 系统在发生故障后应进行被动性维护,主要包括以下工作:

1、专业性维护一般需厂商或厂家指定的维护工程师来进行维护。

2、用户一般性维护系统使用者自身进行的日常维护,维护人员应对系统维护技术难度和可操作性有一定的认识,了解应具备的维护工具,明确哪些工作能自己完成,做到心中有数,出现问题要及时制定可行的维护方案。

对DCS系统故障维护的关键是快速、准确地判断出故障点的位置，故障维护中的一些经验总结如下下几点：

1）DCS系统往往具有丰富的自诊断功能。

根据报警,可以直接找到故障点,并且还可通过报警的消除来验证维修结果。

2）通信接头接触不良会引起通信故障,确认通信接头接触不良后,可以利用工具重做接头;通信线破损应及时更换。

3）某个卡件故障灯闪烁或者卡件上全部数据都为零,可能的原因是组态信息有错、卡件处于备用状态而冗余端子连接线未接、卡件本身故障、该槽位没有组态信息等。

4）当某一生产状态异常或报警时,我们可以先找到反映此状态的仪表,然后顺着信号向上传递的方向,用仪器逐一检查信号的正误,直到查出故障所在。

5）当出现较大规模的硬件故障时，最大的可能是由于DCS系统环境维护不力而造成的系统运故障，除当时采取紧急备件更换和系统清扫工作外，还要及时和厂家取得联系，由厂家专业技术支持工程师进一步确认和排除故障。

      对于DCS系统的维护工作,关键是要做到预防第一,作为系统维护人员应根据系统配置和生产设备控制情况,制定科学、合理、可行的维护策略和方式方法,做到预防性维护、日常维护紧密配合,进行系统的、有计划的、定期的维护,保证系统在要求的环境下长期良好地运行,使生产过程控制平稳、运行稳定,为实现生产和效益的目标,提供可靠保证。

        DCS系统故障，分为软件故障和硬件故障。

经过调试和试运行的软件系统一般很少出故障。

发生故障时最多的情况是硬件方面的原因：

卡件故障，保险丝烧，卡件底板的问题。

这些都可以在系统的状态报警画面上找到提示信息，经常巡检，了解系统硬件和工程师手册就没有大问题了。

1、 DCS系统与其他计算机设备是由电子元件和大规模集成电路构成，结构紧密，而且控制部件采用冗余容错技术,运行可靠性提高。

但是受安装环境因素（温度、湿度、尘埃、腐蚀、电源、噪声、接地阻抗、震动和鼠害等）和使用方法（元器件老化和软件失效等）的影响,不能保证DCS系统长期可靠、稳定地运行,因此,管理和维护好DCS系统是一个重要的问题.

2、维护前的准备工作为提高DCS系统的维护工作水平,下面几点准备工作是必须要做好的:

2.1根据设计方案提供的文档资料,了解系统总体设计思路。

需要熟悉DCS系统结构和功能构成,使自己对系统有一个整体认识。

如我公司采用的横河CentumCS系统主要控制站FCS、操作站HIS及控制网络Vlnet三部分组成。

2.2熟悉系统外部接线了解各功能模块的控制原理,形成各模块的信息流与控制流概念。

结合外部接线图,以功能模块为单元在系统硬件中逐个走几遍,直到能够比较清楚的知道功能控制与信息反馈实际走向。

 2.3了解系统仪表和控制元件信息结合各仪表的产品使用说明书,熟知各部件如控制器、IO卡件、电源等的指示灯所代表的信息如:

工作状态、故障提示。

这在硬件设计的自诊断功能日趋完善和普及的现在更为重要,其自诊断信息覆盖了我们在日常维护工作中所需的大部分信息。

是系统故障维修的基本入手点之一。

2.4系统的备份系统的备份主要要做好两方面的工作：

1）软件备份:

包括操作系统、驱动程序、紧急启动盘（特别是对WinNT系统）、控制系统软件、Keycode盘（Centum授权盘）、控制组态数据库,并确控制组态数据是最新的和完整的。

针对实际使用中的光盘和软盘的容易磨损的缺点，注意多做备份，并采用移动硬盘、U盘、硬盘等备份形式确保各软件的保存。

2）硬件备份:

对易损、使用周期短的部件和关键部件如键盘鼠标、I/O模块、电源、通讯卡等都应根据实际情况作适量的备份。

2.5服务资料制作包括硬件生产厂家、系统设计单位,主要系统设计人员的通信录;整理各类产品的售后服务范围、时间表等。

如果能充分加以利用可以大大节约时间和金钱。

只有作好以上几点工作,才能使自己在系统维护中充分发挥作用,解决问题。

 3DCS系统的维护DCS的维护可分为：

日常维护;预防性维护和故障维护，日常维护和预防维护是在系统未发生故障所进行的维护。

故障维护发生在故障产生之后,往往已造成系统部分功能失灵并对生产造成不良影响;相反,预防性维护是在系统正常运行时,对系统进行有计划的定期维护,及时掌握系统运行状态、消除系统故障隐患、保证系统长期稳定可靠地运行,形成定期维护的概念。

实践证明,定期维护能够有效地防止DCS突发故障的产生,形成可观的间接经济效益。

3.1DCS系统的日常维护系统的日常维护是DCS系统稳定高效运行的基础，主要的维护工作有以下几点：

1）完善DCS系统管理制度。

2）保证空调设备稳定运行,保证室温变化小于±5℃/h,避免由于温度、湿度急剧变化导致在系统设备上的凝露。

3）尽量避免电磁场对系统的干扰,避免移动运行中的操作站、显示器等,避免拉动或碰伤设备连接电缆和通讯电缆等。

4）注意防尘，现场与控制室合理隔离，并定时清扫，保持清洁，防止粉尘对元件运行及散热产生不良影响;5）严禁使用非正版软件和安装与系统无关软件。

6）做好控制子目录文件的备份,各自控回路的PID参数、调节器正反作用等系统数据记录工作。

7）检查控制主机、显示器、鼠标、键盘等硬件是否完好,实时监控工作是否正常。

8）查看故障诊断画面,是否有故障提示。

9）系统上电后,通信接头不能与机柜等导电体相碰,互为冗余的通信线、通信接头不能碰在一起,以免烧坏通信网卡。

 3.2预防维护有计划地进行主动性维护,保证系统及元件运行稳定可靠,运行环境良好及时检测更换元器件,消除隐患。

每年应利用大修进行一次预防性的维护,以掌握系统运行状态,消除故障隐患。

大修期间对DCS系统应进行彻底的维护,内容包括:

1）系统冗余测试:

对冗余电源、服务器、控制器、通讯网络进行冗余测试。

操作站、控制站停电检修。

包括计算机内部、控制站机笼、电源箱等部件的灰尘清理。

2）系统供电线路检修。

并对UPS进行供电能力测试和实施放电操作。

3）接地系统检修。

包括端子检查、对地电阻测试。

4）现场设备检修。

具体做法可参照有关设备说明书。

大修后系统维护负责人应确认条件具备方可上电,并应严格遵照上电步骤进行。

3.3故障维维护系统在发生故障后应进行被动性维护,主要包括以下工作:

3.3.1专业性维护一般需厂商或厂家指定的维护工程师来进行维护。

3.3用户一般性维护系统使用者自身进行的日常维护,维护人员应对系统维护技术难度和可操作性有一定的认识,了解应具备的维护工具,明确哪些工作能自己完成,做到心中有数,出现问题要及时制定可行的维护方案。

对DCS系统故障维护的关键是快速、准确地判断出故障点的位置，故障维护中的一些经验总结如下下几点：

1）DCS系统往往具有丰富的自诊断功能。

根据报警,可以直接找到故障点,并且还可通过报警的消除来验证维修结果。

2）通信接头接触不良会引起通信故障,确认通信接头接触不良后,可以利用工具重做接头;通信线破损应及时更换。

3）某个卡件故障灯闪烁或者卡件上全部数据都为零,可能的原因是组态信息有错、卡件处于备用状态而冗余端子连接线未接、卡件本身故障、该槽位没有组态信息等。

4）当某一生产状态异常或报警时,我们可以先找到反映此状态的仪表,然后顺着信号向上传递的方向,用仪器逐一检查信号的正误,直到查出故障所在。

5）当出现较大规模的硬件故障时，最大的可能是由于DCS系统环境维护不力而造成的系统运故障，除当时采取紧急备件更换和系统清扫工作外，还要及时和厂家取得联系，由厂家专业技术支持工程师进一步确认和排除故障。

 对于DCS系统的维护工作,关键是要做到预防第一,作为系统维护人员应根据系统配置和生产设备控制情况,制定科学、合理、可行的维护策略和方式方法,做到预防性维护、日常维护紧密配合,进行系统的、有计划的、定期的维护,保证系统在要求的环境下长期良好地运行,使生产过程控制平稳、运行稳定,为实现生产和效益的目标,提供可靠保证。

随着自动化水平的提高，DCS控制系统（集散控制系统）逐渐代替了常规仪表，其优越性已被广大操作人员所接受。

但发生故障时，会造成装置停车甚至事故，各种故障如何及早发现及恰当处理就显得非常重要。

我公司合成氨工艺使用多套浙大中控JX-300XDCS进行控制，控制稳定可靠，针对存在的一些问题，根据多年维护经验，我们总结出了一套行之有效的故障判别及处理方法。

    1、查看监控画面的数据

    出现以下情况时，说明控制系统发生问题，应立即通知微机维修人员维修，同时操作工到现场进行处理。

（1） 经常变化的数据长时间不变，且几个数据或所有数据都不变。

（2） 控制分组画面中，手动自动无法切换，或手动输入数据后，一经确认，又恢复为原来的数据，修改不过来。

    （3） 趋势图画面中，几条趋势都为直线不变。

    （4） 监控画面中，多个数据同时波动较大。

判断波动数据是否为工艺上相关参数，若是相关参数则通知仪表及微机人员检查，看是否某调节系统波动引起相关参数变化，同时将相关调节系统打到手动状态，必要时到现场进行调节。

如水溶液全循环装置中，尿素合成塔压力正常时为l9．67MPa，如果突然大范围波动，此时势必引起下游的中压系统、低压系统压力波动，这种情况是由于几个相关参数中某一参数波动引起其他参数变化，并不是控制系统本身故障。

    若波动数据工艺上彼此并无直接影响，则可能为微机某卡件发生故障，立即将相关自调系统打到手动调节，必要时到现场进行调节，同时，通知微机及仪表人员检查。

    2、查看操作站工作情况

    当发现某个操作站死机， 监控画面数据不刷新，调节画面不起作用，查看右上方系统报警指示灯是否正常，并检查其他操作站是否工作正常，若正常，则仅该操作站有问题，通知微机维修人员修理。

若其他操作站数据也不变，则为系统通讯网络出现故障，立即通知维修人员检查网络设备的运行情况，进行修复。

    3、观察操作站的断电情况

    若部分操作站突然无显示，则说明UPS或市电断电，立即通知微机维修工进行维修。

若有电的操作站可正常监控，此时不会影响控制系统的正常调节。

4、注意控制站全部断电的情况

    由于所有控制站设备均为双路供电，一路UPS，一路市电，所以这种情况的发生几率很小。

    当控制站全部断电后，监控画面上两个系统报警红灯亮，通讯中断，数据全部不刷新，所有自调系统完全失控，调节阀将恢复到初始状态，气开阀全关，气关阀全开。

此时，应立即紧急处理或停车，同时到现场进行操作。

    5、注意所有操作站全部断电的情况

    此时，查看控制站电源指示灯是否正常，卡件诊断指示灯有无故障红灯，绿灯表示卡件正常工作，若以上都正常，则可以确定控制站工作正常，自调系统工作正常，只是操作工暂时看不到监控画面，且不能对现场进行遥控操作，立即通知微机维修人员进行维修，并到现场进行监控。

    6、调节阀仪表气源压力低或仪表空气全部断气

 当发现多个自调系统失灵，监控画面上自调阀阀位在全开或全关位置，立即检查仪表气源压力，若气源压力小于0．4MPa，则不正常，检查气源管道有无堵塞或漏气现象；若气源压力小于0．2MPa，立即进行紧急停车。

将监控画面上的自调系统全部打到手动，将调节阀阀位调到安全位置，通知仪表工检查气源，同时到现场进行操作，关闭调节阀两端的截止阀，用旁路阀操作。

    结 论

    DCS发生故障时，操作工应掌握一定的判别方法，及早发现问题，进行适当处理，可以避免或者减少对工艺控制的影响。

 在正常生产进行的情况下，DCS系统可能发生通讯电缆故障，控制器或I/O卡件故障，系统电源故障，导致装置局部或全部停车，为了将损失降低到最低限度，仪表专业人员应当采取相应的应急处理预案。

一、引发故障的原因：

引发DCS控制系统故障的原因主要有以下几种，通讯电缆通讯中断，控制器或I/O卡件故障，控制系统电源故障。

二、故障现象：

在DCS系统故障后，DCS系统会发出声光报警，在系统状态画面会指示故障的所在部位，严重时可能导致控制失控，装置局部或全部停车。

三、事故期间人员责任：

仪表主任：

负责组织仪表维护人员进入现场检修处理，负责专业指挥，协调工作，负责组织本专业对事故原因进行分析。

DCS维护人员：

在第一时间赶到现场，对DCS系统故障原因进行检查，并参加事故原因分析。

仪表维护人员：

配合工艺人员对现场进行调整、及控制系统正常后的恢复工作；配合DCS维护人员作好DCS系统的检修处理工作。

四、具体工作步骤：

1、一旦发生或被通知DCS控制系统故障，第一当事人必须以最快的速度向当班班长或仪表专业主任汇报。

2、控制系统故障反应人员分控制室应急小组和现场应急小组两个小组，小组人员要明确，现场应急小组由仪表班长负责，主要配合工艺人员对现场进行调整和处理现场仪表故障；控制室应急小组由DCS维护人员负责，主要负责DCS控制系统故障的判断和故障处理。

3、DCS维护人员要对控制系统检修注意事项和难点问题向参与检修人员进行技术交底，作到人人心中有数。

4、联系生产车间当班运行主任，作好检修配合工作，作好生产调整和停车准备工作。

5、查找故障原因，由于DCS系统都带冗余控制功能，电源、控制器和I/O卡件都带冗余，在查明故障原因和所在地后，带电更换相应的设备，更换时必须带防静电手环，小心谨慎，不能把故障扩大，避免造成更大的损失。

6、如果故障导致了装置停车，配合工艺人员把生产切换到现场控制，调节阀切换到旁路控制，待故障处理完毕后，配合工艺人员切换到DCS控制。

7、控制系统故障处理完毕后，仪表专业必须24小时保运，观察DCS控制系统是否已完全正常，并及时处理仪表故障。

DCS系统第一次受电的步骤及需要注意的事项

一、第一步DCS配电柜受电：

应该先断开电气侧UPS的电源开关（根据设计情况，有的两路用两套UPS，有的用一套UPS）、DCS配电柜的总开关及至DCS各控制柜的小空气开关。

由电建单位电气专业检查电气来两路电源的线路相间绝缘及总开关对地绝缘（用摇表），符合要求后先合一路UPS电源，在DCS配电柜内测量电源品质，包括电压及频率，没有问题后合上配电柜内总开关，测量总开关的出口（输出电压）是否满足要求，若没有问题再把DCS配电柜内总开关断开。

用同样方法再检查电气来的另一路电源。

两路都没有问题后，都合上，再检查DCS配电柜内总开关的输出电压品质，没有问题后，电气送至DCS配电柜成功。

（如果有两路的话，也可能当前只有一路临时电源经过UPS送至DCS配电柜）

二、第二步各I/O控制柜受电：

应该先检查各控制机柜的信号地及系统地的接地情况，并记录数据，检查DCS配电柜内各空开的单相对地绝缘及相间绝缘（用万用表量一下电阻即可），把所有I/O卡件拔出其浮空（以后根据试运进度选择逐个卡件投入运行，例如明天准备转引风机，线也接完了，量一下现场来的信号没有强电压及强电流后才可以投入卡件）。

没有问题后逐个控制机柜送电，也是先送一路，检查电源品质没问题且DPU状态指示灯显示正常后，断开再合另一路，没问题后再两路都合上，再检查双电源供电时的电源品质。

三、第三步各MMI上位机受电：

也是先检查DCS配电柜内空开绝缘及线路绝缘，没问题后先合一路再合另一路，最后两路都合上。

四、第四步网络交换机受电：

同上。

正常后在上位机查看网络状况是否正常。

五、整个DCS系统所有部件都上电正常后（包括检查直流部分的供电及输出是否正常），进行电源冗余试验及网络冗余试验

六、受电过程中应记录各种数据，包括电气至DCS配电柜的电源电压等品质，线路相间绝缘，总开关对地绝缘，控制柜的信号地及安全地的接地电阻，电子间内的温度湿度等，将来写报告及存档用。

包括检查DCS配电柜内各小空气开关的相间及对地绝缘（这个用万用表大体测量一下电阻即可），检查各控制柜内接地线与接地铜排连接是否紧密。

七、组织分工要明确，包括调试所、电建单位、DCS厂家、监理等单位，谁指挥谁操作谁监护都要明确，确保通讯联系畅通，一有问题马上能快速处理（一般问题不大，但现场首次受电也可能存在些不确定因素），包括两个专业热工与电气（电气只负责把两路合格电源送至DCS配电柜），要有可操作性比较强的受电方案步骤，受电前要进行详细的交底会议，明确各岗位职责，避免误操作。

DCS本身的人机交互还是很完善的，一般大部分故障都能通过报警或故障界面反映出来，对着提醒来分析问题就比较方便。

当然也有不少问题没有提示，就需要自我对系统的了解来处理了。

不过电气问题很多都是相同的，跟DCS或PLC无关，关键还是掌握基本的方法。

平时对系统的理解与总结很关键，有情况或者问题需要多总结，多举一反三，及时做好笔记。

靠记性不长久，记得有个电气维护的朋友，做了近十年，他的工作笔记就有近20本，这种良好的个人习惯往往能让自己解决问题来非常快捷。

而且文字习惯也能让自己提高文笔，很多朋友说多年不动笔，每次一动笔就不知从何写起。

希望大家在故障判断或维护的时候笔记本不离身，有问题，有情况，有想法就及时记下来，良好的习惯就是解决问题的最佳途径。

 随着自动化水平的提高，DCS控制系统（集散控制系统）