浙大中控DCS系统的检修规程.docx

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浙大中控DCS系统的检修规程

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1DCS控制系统的原理及技术性能

1.1DCS控制系统的原理：

DCS系统即分布式控制系统，其实质是计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种控制技术。

分布式操作系统的构成：

作为一种纵向分层和横向分散的大型综合控制系统，它以多层计算机网络为依托，将分布在全场范围内的各种控制设备的数据处理连接在一起，实现各部分信息的共享的协调工作，共同完成控制、管理及决策功能。

其硬件设备有管理操作应用的工作站、现场控制站和通信网络组成。

管理操作应用工作站包括工程师站、操作员站和控制站等各种功能服务站。

工程师站提供技术人员生成控制系统的人机接口，主要用于系统组态和维护，技术人员也可通过工程师站对应用系统尽心监控。

操作员站提供技术人员与系统数据库的人机交换界面，用于监视可以完成数据的状态值显示和操作员对数据点的操作。

历史站保存整个系统的历史数据，供组态软件实现历史趋势显示，报表打印和事故追忆等功能。

现场控制站用于对现场信号的采集处理，控制策略的实现，并具有可靠地冗余保证。

网络通信功能：

通信网络连接分布式控制系统的各个分布部分，完成数据、指令及其他信息的传递。

为保证DCS可靠性，电源、通信网络、过程控制站都采用冗余配置。

1.2DCS系统组成

DCS控制系统由工程师站、操作站、控制站、过程网络组成。

.1工程师站是为专业工程技术人员设计的，内装有相应的组态平台和系统维护工具。

通过系统组态平台生成适合于生产工艺要求的应用系统，具体功能包括：

系统生成、数据库结构定义、组态操作、流程图画面组态、报表程序编制等。

而使用系统的维护工具软件实现过程控制网络调试、故障诊断、信号调校等。

1.操作站是由工业PC机、LED显示器、键盘、鼠标、打印机等组成的人机系统，是操作人员完成过程控制监控管理任务的环境。

1.控制站是系统中直接与现场打交道的I/O处理单元，完成整个工业过程的实时监控功能，控制站可冗余配置。

1.过程控制网络实现工程师站、操作站、控制站的连接，完成信息、控制命令等传输，双重冗余设计。

1.3DCS技术性能

DCS应完成模拟量控制、数字量控制、数据采集功能、设备保护及联锁功能，满足各种运行工况的要求，确保系统安全、高效运行。

DCS应由分散处理单元、过程输入输出通道、数据通讯系统和人机接口等组成。

DCS系统应易于组态、易于使用、易于扩展。

DCS按工艺系统划分控制功能区分散组态，控制系统应在功能和物理上适当分散。

DCS的设计应采用合理的冗余配置和诊断技术，使其具有高度的可靠性。

系统内任一组件发生故障，均不影响系统其他部分的工作，也不会是异常状态更加恶化、降低功能，或缩短设备使用寿命。

DCS应采取有效措施，以防止由于各类计算机病毒侵害造成的DCS内各村初期的数据丢失或其它对系统的损坏。

DCS系统应具有良好的接地及很好的抗干扰性能。

1.4DCS主要技术参数

DCS系统的控制站主控卡、数据转发卡、I/O卡件、电源卡、电源箱，操作站工控机、显示器、鼠标、键盘等正常运行情况。

2设备完好标准

2.1操作站完好标准

操作站工控机、显示器、鼠标、键盘等硬件完好。

实时监控工作是否正常，包括数据刷新、各功能画面的（鼠标和键盘）操作正常。

查看故障诊断画面，是否有故障提示。

2.2控制站完好标准

各卡件工作正常，指示灯正常无故障显示（FALL灯）

电源箱工作正常，电源风扇工作正常，5V、24V指示灯正常。

2.3通讯网络完好标准

主控卡上网络信号指示灯指示正常。

网络服务器各网段指示灯正常。

工控机网络指示灯指示正常。

3、DCS系统日常维护 

日常巡检内容：

每天必须进行两次以上的巡回检查，检查内容包括：

向当班工艺人员了解DCS的运行情况；

查看“故障诊断”画面，检查有无故障现象；

检查控制站各卡件指示灯有无异常； 

检查控制室温度及空调运行情况； 

检查控制站机柜及操作柜散热风扇运行情况。

3．2控制站的定期维护管理及测试：

控制室与操作室的维护管理 

.1保证控制室及操作室的照明符合要求（安装日光灯进行采光）； 

.2检查操作室与控制室的温度及湿度和空调的运行情况，并应特别注意控制机柜的卡件等电子设备有无出现水珠或凝露现象； 

.3检查有无腐蚀性气体腐蚀设备与过多的粉尘堆积的现象，操作台及控制机柜的风扇滤网应定期拆洗，建议每月更换、拆洗一次； 

.4检查操作室、控制室受电磁干扰情况和振动情况。

计算机的维护管理 

.1文明操作，爱护设备，保持清洁，防灰防水； 

.2不可强制性关闭计算机电源；

.3键盘与鼠标操作须用力恰当，轻拿轻放，避免尖锐物刮伤表面； 

.4显示器应远离热源，保证显示器通风不被物体挡住； 

.5在进行计算机信号电缆、通讯电缆连接或拆除时，请确认计算机电源开关处于“关”状态。

.6严禁使用非正版的微软公司视窗操作系统软件。

.7系统维护人员应谨慎使用外来软盘或光盘，防病毒侵入。

.8系统维护人员应做好系统所需的各种驱动软件的硬盘备份。

.9系统维护人员应做好控制子目录文件（组态、流程图、SCX语言、图形化编程等）、各控制回路的PID参数、调节器的正反作用等系统数据的硬盘备份记录工作，同时要求采用书面、软盘、光盘等进行备份；对系统组态、控制参数作必要修改后，系统维护人员应及时做好记录及时做好记录及备份更新工作。

 控制站的维护管理 

.1 控制站的任何部件在任何情况下严禁擅自改装、拆装； 

.2 每星期至少进行一次定期检查，检查内容为：

a）检查所有控制站的卡件是否工作正常，有无故障显示（FAIL灯亮）

b）检查各机柜电源箱是否工作正常，电源风扇是否工作； 

c）检查系统接地（包括操作站、控制站等），防雷接地装置是否符合标准要求。

.3 正常运行时，关闭控制柜柜门。

 DCS系统网络的维护管理 

.1在进行例行检查时，应注意SCnetⅡ网络部件需严格按照网络标识与网络连接图进行连接，避免将A网的网络部件接入B网或将B网的网络部件接入A网。

.2应对网络部件及网络连接状态进行定期检查，检查内容为：

a）检查各操作站网卡指示灯状态是否正常； 

b）检查主控卡的LED-A（A网工作指示灯）、LED-B（B网工作指示灯）指示灯是否正常；

c）检查控制站的数据转发卡是否工作正常； 

d）检查I/O卡件以及数据转发卡的COM指示灯（通讯指示灯）是否正常； 

e）检查集线器、交换机通讯指示是否正常； 

f）检查ScnetⅡ网络的双绞线的各接头连接是否可靠正常，检查SBUS网络的各接头连接是否可靠正常； 

g）检查监控软件的系统“故障诊断”画面中是否有提示通讯故障。

 UPS的维护管理 

.1 UPS应定期进行检查，检查内容为：

a）检查UPS电池组电压是否达到额定值； 

b）检查UPS输入/输出电压是否达到额定值；

c）检查UPS的LED状态指示灯是否正常。

.2应定期对UPS进行断电测试及放电：

a）通过断开UPS交流进线，测试UPS电池供电能力； 

b）保持电池供电，至电池即将释放完止；

c）建议每月对UPS实施放电操作一次。

.3 UPS进行停电检修时，务必由专业技术人员进行操作。

 DCS系统的冗余测试 

大修或者其它原因停车时，可对系统各电源、卡件进行冗余测试：

.1供电冗余测试：

 供电冗余包括交流供电冗余和直流供电冗余。

a）交流供电冗余测试：

分别断开冗余交流220VAC进线的一路，系统有一半的交流供电回路失电，检查系统是否仍然可以正常工作。

b）直流供电冗余测试：

先断开1、3、5电源箱电源，测量每一个机笼母板电源端子上5V、24V的电压；通上1、3、5电源箱电源，再断2、4、6电源箱电源，再测量每一个机笼母板电源端子上5V、24V的电压。

电源箱5V输出电压应在5.10V~5.25V之间，电源箱24V输出电压应在23.00V~25.00V之间，如果电压偏差较大应及时检查处理，否则会影响卡件的正常工作。

.2卡件冗余测试：

通过带电拔插互为冗余的卡件，检查是否正常。

（如果拔出主控卡或数据转发卡并插回后，应等数据拷贝完成后才可以拔另一块卡件（约需10秒），否则在生产过程中会造成严重后果） 

.3 通信冗余测试：

a） 断开主控卡上1#通讯线，利用下载组态功能测试是否正常，正常则表明2#通讯网络正常，同理可测试1#通讯网络； 

b） HUB冗余测试：

断开1#HUB电源，操作站故障诊断应显示“0”故障，数据刷新正常，则2#HUB正常，同理可测试另一HUB；

c） 操作站网卡冗余测试：

先断开操作站两网卡中的一根网线，故障诊断应显示1#或2#网线故障，同时数据刷新应保持正常。

4DCS的检修周期和检修内容

4.1检修周期

DCS监控工控机、控制站半年进行灰尘清理。

DCS系统一年进行一次大修。

 检修内容：

4.2.1硬件的吹扫和清洗 

a） 将计算机内的可拆卸部件、各散热风扇的滤网、各I/O卡件进行吹扫和清洗； 

b） 将各控制站内的部件，包括主控卡、I/O卡件、机笼、各通讯卡件进行吹扫和清洗。

4.2.2接地系统的检修：

a） 对各接地端子进行检查，各操作站的接地进行检查； 

b） 各控制站（电源、机笼）接地检查； 

c） 对地电阻的测试，建议采用“钳式”接地电阻测量仪。

4.2.3上电检测：

a） 完成吹扫和清洗后，检查供电电源是否满足要求； 

b） 对系统硬盘硬件作全面检查；

c） 对系统软件及组态软件作全面检查； 

d） 检查所有控制回路的PID参数及其他需要记录的参数；

e） 检查SBUS通讯是否通畅。

4.2.4系统综合功能检查：

重新上电后，检查并确认系统网络及卡件工作正常，对I/O通道进行精度测试（使用过程校验仪）。

5DCS检修方法和质量标准：

5.1如何判断系统发生故障：

5.1.1观察监控软件的系统故障指示灯，当系统故障指示灯红/绿交替闪烁并发出报警声响时，说明系统发生了故障；

5 查看监控软件的“故障诊断”画面，当DCS发生故障时，“故障诊断”画面将以红色闪烁的标识故障发生的位置以及故障具体信息，并在“故障诊断”中将故障信息记录到历史故障信息中；

5 通过使用“故障分析”软件SCDiagnose进行故障分析，它可以进行I/O通道的故障分析； 

5检查各主控卡、数据转发卡、I/O的故障指示灯“FAIL”灯的情况，当卡件“FAIL”灯亮时，说明该卡件发生了故障； 

5 通过其他可察觉异常情况判断系统是否发生故障，如实时监控的数据刷新明显太慢，操作站的监控软件响应速度明显下降等。

5.2 主控卡故障判断及处理 

故障特征

故障原因

排除方法

FAIL灯常亮

主控卡组态丢失

重新下载组态

FAIL灯与RUN灯同时亮、同时灭

组态地址与主控卡物理地址不一样

下装组态或检查主控卡地址设置开关

FAIL灯与RUN灯 均匀闪烁

通信控制器未工作

检查通信控制器

FAIL灯与RUN灯同时亮，但FAIL灯先灭，RUN灯后灭

两个网络 通信接口故障

检查相关网线

FAIL灯先亮，同时灭，RUN灯后亮，同时灭

主控卡网络通信接口有个出现故障

检查相关网线

COM灯灭或闪烁

主控卡通信故障，物理层存在问题

检查网络的物理层如阻抗匹配，线路断路或短路，端口驱动电路等

FALL、STOBY、RUN不按规定的周期快速闪烁

下装的用户程序运行超时或下装了被破坏的组态信息

重新下载正确的组态信

息

FALL灯均匀闪烁，RUN灯均匀闪烁

通信网络0#、1#总线交错

调换网线

5.3 数据转发卡故障判断及处理

故障特征

故障原因

排除方法

所有COM灯不亮，且FAIL灯均匀闪烁

卡件地址与组态不一致，存在地址冲突

检查地址设置及组态

FAIL灯常亮

1.卡件硬件故障

2.某I/O卡件故障

2.更换I/O卡件

1.更换数据转发卡

COM灯呈缓慢闪烁状态

通信不正常，属硬件故障

更换卡件

COM灯正常闪烁，I/O卡件COM灯不亮

如果I/O卡件异常，为正

常现象；如果I/O卡件完

好，则数据转发卡已出现

硬件故障

更换卡件

5.4 I/O卡件故障判断及处理

故障特征

故障原因

排除方法

FAIL灯常亮

卡件硬件上有故障

更换卡件

COM灯暗

I/O槽位没有组态或槽位有故障

对I/O槽位进行组态或者更换槽位

FAIL灯闪烁

CPU芯片未插好

重插板卡CPU

某点信号显示不正

确

①组态中信号量程设置不正确；

②配电跳线未设置正确；③信号的接线端子正负端接反；

④不配电的信号与配电的信号在一块卡件上；

⑤信号线路有问题；

⑥卡件本身硬件故障。

① 重新设置；

②检查配电跳线；

③ 调线；

④ 重新组态，将配电与

不配电信号分开；

⑤检查仪表线路；

⑥ 更换卡件。

5.5 Scnet网络故障判断及处理 

根据6.1、6.2中提到的各个故障判断方法，可以判断出Scnet网络的工作状态，根据不同的故障现象，可分别进行处理。

5.6 DCS的供电系统故障判断及处理

故障现象

故障原因

处理方法

UPS自动切入电池供

电，系统工作正常

外部供电系统断电

切除UPS，恢复供电； 检查UPS

系统断电，UPS报警

UPS故障

切除UPS，恢复供电； 检查UPS

某个操作站电脑断电

① 空开额定电流太小，空开跳闸；

② 电脑电源线路短路

① 更换空开；

② 检查短路点

5.7检修质量标准

操作站、控制站清理干净无灰尘。

检修过的设备线缆规范整齐，标识牌字迹清晰。

接地线牢固可靠，无虚接。

系统上电后，各供电单位供电正常。

控制站上电后，各卡件指示灯运行正常，电源指示灯正常。

网络服务器运行正常，至各工控机网络指示正常。

操作站工控机上电后启动，进入监控画面，网络通讯正常，各数据参数指示正常。

进入故障诊断，无故障报警。

6设备的试车与验收

6.1系统上电前准备工作

必须确认接地良好，包括接地端子接触、接地端对地电阻小于4Ω。

由负责人确认条件后方可上电，严格按照上电步骤进行。

6.2系统上电步骤

首先合上配电箱的总断路器，检查输出电压是否符合220V±10%。

合上配电箱内的各支路断路器，分别检查输出电压。

检查UPS电源输出电压是否正常，不正常则查找原因，回复后才能继续以下上电步骤。

控制站上电。

操作站上电。

6.3控制站上电

电源箱依次上电检查。

机笼配电检查。

卡件自检。

卡件冗余测试等。

6.4操作站上电步骤

操作站的显示器、工控机等设备上电。

计算机自检通过，检查确认Windows2000系统软件、JX-300X系统软件及应用软件的文件夹和文件是否正确。

硬盘剩余空间无较大的变化，并通过磁盘表面测试。

6.5通讯系统冗余测试

检查网络线缆通断情况，确认连接处接触良好，并及时更换故障网线。

上电前检查确认双重化网络线的标记、确认网络接头部分，不得碰在一起。

上电后做好网络冗余性能测试，测试方法如下：

①主控卡断开1#通讯网线，维持2#通讯网线，利用下载组态功能测试是否正常。

正常则表明2#通讯网络正常。

②主控卡断开2#通讯网线，维持1#通讯网线，利用下载组态功能测试是否正常。

正常则表明1#通讯网络正常。

③断开主控卡A网，应显示相应控制站的总线0故障。

断开主控卡B网，应显示相应控制站的总线1故障。

否则可能为主控卡某一接口有故障。

④对每个机笼的数据转发卡进行冗余切换测试，数据转发卡工作是否正常，是否存在抢控制权现象。

⑤冗余卡件冗余切换测试。

看互为冗余的两块卡件是否能正常工作。

是否存在强控制权现象。

6.6DCS系统验收投运

检查控制站、操作站、通讯网络检修正常情况。

操作站进入监控画面，投运控制回路，并做好记录，对相应的检测点进行设置，实验回路控制正常情况。

监控画面各级参数显示正常，通讯指示灯正常，组态指示灯正常。

确认无误后通知工艺操作人员，可以操作使用。

检查检修后的记录档案资料是否完全、准确。

投运后运行24小时后，由技术主管签字验收。

7维护及检修安全注意事项 

7.1 维护及检修必须由两人以上作业。

7.2 对可能导致工艺参数波动的作业，必须事先取得工艺人员的认可，并采取相应的安全措施。

7.3 检修供电系统故障时，原则上应断电后作业，断电后UPS电池仍然会产生高电压，应注意安全。

7.4 拆卸及安装卡件时，必须配戴防静电腕带，防止静电损坏卡件。

7.5拆除接线时，必须做好标识，并注意线头绝缘防护。

7.6检修完成后，与工艺联系进行联动试验或投入联锁。