DCS控制系统的维护问题分析研究

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摘要：dcs具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠的特点，在我国工业生产领域有着较为广泛的应用。本文首先提出"系统维护,重在预防"的预防性维护的管理思想,然后就此深入分析研究了相关故障并提出解决和预防措施。可与同行共同探讨。

关键词：系统维护； 日常维护； 兼容性； 使用寿命

Abstract: the DCS has strong commonality, system configuration, control of the flexible perfect function and data processing convenient, show on operation, friendly man-machine interface, installation simple standardization, safe and reliable operation, convenient debug the characteristics, in our industrial production area has a wide range of applications. This paper firstly put forward "system maintenance, on prevention" preventive maintenance management thinking, and then a deep research and analysis on the relevant fault and proposes the solution and preventive measures. But with counterparts to discuss.

Keywords: system maintenance; Daily maintenance; Compatibility; Service life

中图分类号：U226.8+1文献标识码：A 文章编号：

前言

随着控制系统规模的不断扩大和使用时间的延长,控制系统的各种问题己逐渐凸现出来。 比较典型的故障有以下几种:各种通讯故障、无故退出监控画面、组态文件丢失等, 给生产造成了种种较大的损失。

一、DCS在生产过程中的故障情况分析

每个厂家的DCS都有其各自的特点，因此其故障的现象分析和处理不尽相同，但归纳起来由DCS引起机组二类及以上障碍可划分为三大类：(1)系统本身问题，包括设计安装缺陷、软硬件故障等。(2)人为因素造成的故障，包括人员造成的误操作，管理制度不完善及执行环节落实。(3)系统外部环境问题造成DCS故障。如环境温度过高、湿度过高或过低、粉尘、振动以及小动物等因素造成异常。

二、采取措施分析

针对各种故障现象的表现以及多年来的维护经验, 我们提出了“系统维护重在预防”的预防性维护的管理思想"基于这一系统管理思想, 根据各种故障现象, 具体分析有可能产生的原因, 分门别类制定相应的对策进行管理, 将有可能产生故障的各种因素在日常维护及系统大中修时间有目的的检修维护 , 进行有效地预防, 经过实践证明取得了较好的效果 " 现就各种故障产生的原因以及采取的对策进行分析,以期对DCS 系统维护提供一些参考。

三、具体故障现象解析

1、无故退出监控画面经过分析,确定了以下几种原因:一是由于软硬件之间的兼容性等。问题, 系统物理内存及虚拟内存经过长时间的运行以后,造成内存空间占用的不断增大,导致内存空间不足,系统退 出。二是系统盘空间较小, 长时间运行产生磁盘碎片较多, 造成文件读取时间增加, 进而造成监控系统的退出。三是操作人员非法操作(该控制系统规定: 翻页操作之间的时间间隔不得少于10秒, 但是在实际生产中不可能完全杜绝此类现象的发生。四是环境温度过高、湿度过大(加大空调运行的监控力度。其中第一、 二条为主要原因。针对以上原因, 每隔2~3个月进行一次操作站除尘, 通过有计划的除尘检修, 一方面可以保持操作站的硬件清洁, 降低硬件故障率; 另一方面可以使长期运行的内存、硬盘等进行数据复位, 降低系统运行风险。同时清扫操作站时利用系统自带的磁盘碎片整理程序进行磁盘整理,消除碎片。对操作工进行培训, 了解相关的操作知识 。定期改变组态文件存放分区, 防止硬盘因系统对某一分区长期进行读写造成硬盘损坏, 事实上绝大多数硬盘的损坏也正是由于这个原因造成的, 经过此法改动后, 大大延长了硬盘的使用寿命 "利用GHOST软件进行系统克隆,并定期恢复 "通过以上几个方面工作的有效进行, 大大降低了系统无故退出监控画面的频率, 降低了操作风险 。

2、组态文件丢失。原理分析: 控制系统一方面由电源箱输出5VDC和24VDC卡件工作用直流电源; 另一方面主控卡采用锂电池进行后备供电, 防止掉电后组态文件的丢失 "由于控制站运行时间己有六年, 后备锂电池己经失效, 一旦电源箱供电出现问题, 就有可能造成组态数据丢失的故障发生。针对此种现象, 一方面定期检查更换后备锂电池, 另一方面制定措施, 利用系统大修时间, 制定各种技术措施全面进行供电系统的监测和检修, 防止出现类似问题。热电控制站由于运行时间过长,前一阶段经常出现组态错误的现象,重新下载组态后又能够正常运行 。导致设备无法正常运转, 后经检查发现该主控卡锂电池己经失效, 加之电源箱供电出现问题, 造成了这种后果。通过更换电源箱和后备锂电池，完全解决了这个棘手的问题。

3、通讯故障。该控制系统均采用冗余设置, 保证集线器、网卡的工作正常可以有效减少网络故障发生的频率。理论上应该是当A 集线器出现问题, B 集线器应该可以实现冗余转换。由于集线器损坏造成整个网络中断, 导致无法操作, 险些造成系统停车。由于集线器担负着合成与变换两套系统以及与外网的数据交换, 负荷较重, 一旦造成数据阻塞, 将会造成严重的后果。针对这种现象, 通过分析集线器的工作原理(集线器只具备信号放大和重发作用, 不具备信号的定向传送能力)用集线器组成的网络成为共享式网络, 用交换机组成的网络成为交换式网络。共享式以太网存在的问题是所有用户共享带宽, 每一个用户的实际可用带宽随网络用户的增加而递减, 在网络负荷较重的情况下经常出现数据冲突的问题; 在交换式以太网中, 交换机提供给每个用户专用的信息通道一般情况下各端口之间不存在数据冲突的问题。经过相关试验测得: 全双工模式下交换式以太网其实际最大传输速度是共享式网络的3.8倍 , 其他详细资料请参看相关书籍， 由于集线器的工作原理决定了一定会存在数据冲突的问题, 一旦网络负荷较重, 将会导致数据冲突问题凸现, 造成数据阻塞, 己经严重威胁到整个控制系统的运行安全 "决定对网络结构进行调整, 采用先进的交换机, 改用光纤传输 "改造后彻底解决了网络冲突的问题 "

4、防止病毒感染。工控系统特别脆弱, 一旦病毒侵入, 将会造成无可挽回的损失。针对这种情况, 分别制定相应措施, 保证万无一失, 例如禁止使用U盘等与控制系统之间进行数据交换; 购买刻录机, 规定控制系统与外界的数据交换一律通过刻录机刻录进行, 并且必须保证数据的单向传输, 即控制系统可以根据生产的需要向外界拷贝数据,但是外界的数据(不包括必要的正版软件)不允许进入控制系统; 购买正版防病毒软件, 每季度进行一次病毒查杀, 彻底防止病毒进入控制系统 。

四、做好DCS运行维护准备工作

做好DCS系统的维护工作，主要包括：(1)维护人员应了解系统总体设计思路。熟悉DCS系统结构和功能构成，了解系统设备硬件知识，熟知各部件如控制器、IO卡件、电源等正常状态和异常状态，熟练掌握DCS组态软件。(2)系统的备份：包括操作系统、驱动程序、引导启动盘、控制系统软件、授权盘、控制组态数据库，并控制组态数据是最新的和完整的。针对实际使用中的光盘容易磨损的缺点，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。(3)硬件储备: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，保证各类型卡件、模块备品不少于1个，并按照制造厂要求存放，如有条件应对备品进行校验，切实掌握备品卡件模块状态。(4)整理各类产品的售后服务范围、时间表，形成一份硬件生产厂家、系统设计单位技术支持人员通信录，充分利用DCS供货商和系统设计单位技术支持。

五、结语

DCS应进行从设计、施工、调试、运行进行全过程全方位管理，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，对运行中出现的各种故障，应具体问题具体分析。减少DCS的故障关键是要做到预防第一，保证系统在要求的环境下长期良好地运行。 经过以上诸项措施的逐步实施,控制系统维护走上了一个良性的发展轨道 。