DCS的常見故障有那些，如何處理？

DCS控制系統在工業生產中的應用較為廣泛，它可靠性高、穩定性好。在生產過程中還是希望不出現故障，可這是不可能事件。於是DCS控制系統一旦出現問題，則希望快速找到故障部位並修復，恢復DCS控制系統正常工作。

DCS控制系統常見故障

一、故障發生頻率高的地方，現場儀表故障。現場儀表裝置與生產過程直接聯絡的有，各種變送器、各種開關、執行機構及負載等，影響的是DCS控制系統的控制功能。二、系統故障，是影響系統執行的全域性性故障。系統發生故障後重新啟動則為偶然性故障，若重新啟動系統故障為解決，要更換硬軟體才能解決則為固定性故障。三、硬/軟體故障。硬體故障主要是I/O模組損壞，主要是使用不當或使用時長長或老化等問題。軟體故障主要是本身就有錯誤資訊引起的，如宕機或停機現像，有時軟體破壞或安裝過程中檔案丟失，有時是程式設計存在有誤或有時修改程式與組態不當都會引起軟體故障。四、操作與使用不當。引起系統某些功能不能用或控制部分失靈，而實際上並非系統故障。

DCS控制系統的故障一旦發生，可根據經驗，參照發生故障條件和現象來確定故障發生部位和原因。可透過直接判斷法、隔離法、外部檢查法、分段查詢法、替換對比法等方法來找到故障發生部位和原因。

DCS控制系統故障實際處理過程中，由於使用環境、系統規模、工藝條件以及產品硬體方面的不同，實際解決過程中也有較大差別，通常藉助長期維護經驗。因此，這也需要維護人員日常做好巡檢記錄及日常維護保養記錄，以此來積累經驗，為突發情況做好鋪墊。

DCS系統是由系統軟、硬體、操作檯盤及現場儀表組成的。系統中任何環節出現問題，均會導致系統部分功能失效或引發控制系統故障，嚴重時會導致生產停車。

至於停車……帶來的損失肯定不小。

實際上，相當多的DCS故障是由一些日常的小細節引起，在日常應用中，如果加強對這些小細節的管控，則可以避免相當多DCS故障帶來的損失。

人為操作失誤

DCS技術發展到今天已比較成熟，模組化程度也比較高，統計顯示硬體本身出現故障的機率相對較低，所以DCS自身軟硬體故障多半是人為造成的：由於配置不當、操作不當等人為因素造成的故障屢見不鮮。

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電源故障

在自動化儀表執行的過程中，一旦發生系統電源故障，就會給DCS系統帶來致命威脅。插頭接觸不良、備用電源無法自投、斷路器容量不足、自動化儀表線路負載不匹配、供電線路事故和電路元件損壞等問題的存在都會導致系統電源故障的發生。常見影響包括電源中斷、電壓暫降、過電壓、欠電壓等。電壓過高容易燒壞板卡，而電壓不足則容易導致板卡無法正常工作，出現板卡故障燈報警、訊號輸出異常等現象。電源中斷直接導致DCS系統癱瘓。

電磁干擾

DCS應用領域的行業特點，決定了DCS系統大多處在強電裝置所形成的惡劣電磁環境中，在應用中消除干擾源和提高DCS系統自身的抗干擾能力往往是不切實際的。

接地不良

接地不良容易導致DCS在受到電磁干擾時出現訊號跳變、訊號漂移，嚴重時可能導致板卡受損。

溫溼度影響

高溫、低溫、乾燥、潮溼的工作環境都會給系統帶來巨大的影響，DCS元件容易受這些環境的影響而失效或效能降低。有實驗表明，對模擬量卡件，溫度每變化10℃，精度將降低0.1%；而相對溼度超過65%，就會在物體表面形成一層水膜，使絕緣劣化，並加快腐蝕；相對溼度太低，合成材料容易變脆、收縮、表面龜裂易於損壞。

靜電影響

絕緣材料表面容易積累靜電：由於目前板卡都使用大規模積體電路，晶片耐壓性較弱，所以靜電放電可能導致板卡晶片故障。而這種損害具有一定的隱蔽性、潛伏性，容易被忽視。

腐蝕影響

現場的腐蝕性氣體，以及一些建在海邊（如核電站）受海風腐蝕，對於DCS板卡和操作站計算機等的影響往往是致命的。腐蝕比較嚴重的工業環境，往往會造成DCS板卡和計算機主機板上的電子元器件發生短路，導致裝置硬體受損。

雷電影響

當控制室建築物的防直擊雷裝置在接閃時，強大的瞬間雷電流透過引下線流入接地裝置，會使區域性的地電位浮動，如果防雷的接地裝置是獨立的，它和控制系統的接地極如沒有足夠距離時，則兩者之間會產生放電(反擊)，從而對控制室內的DCS產生干擾或損壞。

其他危害

包括灰塵和鼠害等，這些都會對DCS裝置及線路造成嚴重損壞。

故障問題如何預防？

首先，在DCS安裝之前必須重視工程設計及施工階段的工作。如防雷電影響，接地遮蔽等，在DCS投運後對這些進行改造比較困難，因此出現問題後改造遠不如出現問題之前做好相應的措施。設計上應選擇合理的接地結構，如採用等電位單點接地方式；施工時應參照相關標準規範使用正確的接地連線方法。

其次，一些應用中發現的問題，應及時對現場進行改造。如電磁干擾問題，比較有效的措施是切斷干擾源和DCS之間的傳播途徑。如控制室採用格柵型遮蔽，在訊號線纜上加裝濾波裝置，確保訊號線纜和電源線纜佈線時遵循相應的標準規範，安裝SPD裝置防止雷電浪湧侵入等。

第三，必須嚴格按照規範進行操作。如針對靜電問題，需要嚴格執行插拔卡件時要戴上防靜電腕帶的原因；使用專用的防靜電袋存放板卡等備件等。

第四，日常DCS應用中需要注意：

(1)定期對DCS系統電源進行檢查，對於冗餘電源系統要定期進行切換實驗工作。同時對UPS電源進行定期的切換檢查，對電池應按照要求進行定期放電充電。定期檢查網路接頭和各連線線是否牢固，控制櫃內的各接線端子是否牢固可靠。定期檢查系統風扇是否工作正常，風道有無阻塞，以確保系統能長期可靠地執行。經常檢查控制單元、I/O模組、其他模組等的工作是否正常。定期檢查接地是否牢固，測試接地電阻是否符合要求。

(3)對於DCS系統和其他系統的介面，建議在其他系統側的閘道器站上，加裝病毒防火牆，並及時更新病毒庫。同時及時更新作業系統的補丁，提高系統的安全性。

(4)在執行時，原則上不再進行軟、硬體的改動。

(5)對DCS系統所有的修改，無論是組態軟體、系統軟體還是檔案屬性等，都應在工程師站(記錄本)有詳細的文字記錄。每次改動組態後都要進行把主站複製到副站的工作。

(6)應定期讓所有的操作員站重新啟動一次，以消除計算機長期執行的累計誤差。養成定期備份組態軟體的習慣，每次更新點目錄後應該把工程師站組態安裝目錄下的所有檔案複製到各個操作員站的相應目錄中，否則工程師站的損壞可能會導致系統無法更新點目錄。

(7)DCS控制室要保證在合適的溫度、溼度、灰塵度。應定期檢查工作環境和通風狀況，避免通風散熱不良導致的硬體故障或硬體加速老化， 一般每一個季度應該給操作員站和DPU站進行吹灰一次。

第五，要重視預防性維護，即有計劃地進行主動性維護，保證系統的穩定性。利用每次大修對系統進行預防性的維護，以掌握系統執行狀態，消除故障隱患。大修期間對DCS系統應進行徹底的維護，內容包括：

(1)系統供電、接地系統檢修檢查。定期檢查UPS電池容量和充放電時間，對接地極進行接地電阻測試。

(2)在工藝允許前提下，定期對冗餘電源、伺服器、控制器、通訊網路等進行冗餘測試。

(3)對系統卡件進行點檢。徹底檢查和整理以延長裝置的壽命 。

(4)操作站、控制站停電檢修。包括計算機內部、控制站機櫃、電源箱等部件的灰塵清理。

(5)對電腦軟硬體及系統進行維護。如磁碟整理。硬碟資料備份，軟硬體測試等等 。

(6)對系統的網路通訊的維護，確保可靠連線。

(7)系統接線端子緊固，防止接線鬆動。檢查保險端子正常。

(8)對現場儀表裝置進行檢修，發現問題及時處理。

最後，一定要認真對待操作日誌和故障診斷記錄。

出了故障怎麼辦？

嚴格的防範並不能徹底杜絕故障，使用中由於各種因素，故障還是有機率出現的。那麼DCS系統一旦出現故障，用最短時間準確分析和診斷故障部位和原因是當務之急。根據專家的經驗，可以按照下列思路進行排查：

(1)徹底分析症狀，這是排除故障的基礎，需注意其他人關於症狀的報告是否準確，最可靠的辦法是親自觀察或再現症狀。

(2)分析故障在什麼情況下發生，發生在系統除錯、聯調階段，還是正常執行、預防性維護或者診斷程式的過程中。這有助於重現故障並且隔離故障。

(3)瞭解是否做過一些更改。若系統之前工作正常，是否做過任何更改？包括任何硬體、軟體或接線的更改。

(4)檢視各板卡指示燈是否有故障報警的顯示。

(5)縮小故障排查範圍 可以使用標準訊號發生器將標準訊號（如 4～20mA訊號）輸入板卡，在上位機畫面上檢視訊號顯示是否正確，從而確定該板卡是否正常。

(6)透過插拔板卡或使用備件替換來判斷板卡本身是否存在問題。板卡需要支援熱插拔。注意重要板卡或非冗餘板卡的插拔可能引起訊號顯示或輸出異常。

(7)檢視是否為暫時性或僅出現一次的問題。如果是偶然出現，有可能系統受到了干擾這種型別的問題很 難追 蹤，且需要耗費很長時間，還可能需要特殊技術和專用測試裝置。

(8)檢視操作日誌和歷史故障診斷記錄。操作日誌可以幫助瞭解故障發生前後的軟體操作情況，排查是否存在人為的誤操作；通過歷史故障診斷記錄則可以了故障發生前後其他裝置是否存在異常。

DCS的常見故障主要有以下四類

一、 DCS 系統電源故障

系統電源故障設計獨立於 DCS 之外的聲光報警，系統電源故障報警後，應立即查清原因，消除缺陷，不得長時間單路電源工作。

[措施]

1、日常檢查時，使用紅外線測溫儀檢查電源系統電源迴路端子排、盤內配線、電纜接線的接線螺絲溫度。

2、檢修期間檢查電源迴路端子排、盤內配線、電纜接線的接線螺絲有無鬆動和過熱現象、電源保險絲容量是否保持與設計圖紙相一致。以防其越級跳總電源保險。

3、檢修中應對給 DCS 系統供電的 UPS 電源進行檢查維護，以確保 UPS 電源輸出穩定。嚴禁非 DCS 系統用電裝置，接到 DCS 系統的 UPS 電源裝置上。

4、DCS 系統電源故障報警後，立即查清原因，作好安全措施的情況下開始消除缺陷，不得長時間單路電源工作。

5 涉及到機、爐保護的控制器相應的電源故障時應立即進行更換，如果不能立即更換電源的，應作好防範措施，防止控制器初始化，若恢復失敗，則應立即由當值執行人員根據實際情況作出相應的操作措施。

二、通訊網路故障

主系統及與主系統連線的所有相關係統（包括專用裝置）的通訊負荷率設計必須控制在合理的範圍（保證在高負荷執行時不出現"瓶頸"現象）之內，其介面裝置（板件）應穩定可靠。

[措施]

1、 為了保證不出現通訊阻塞現象，檢修期間由專業人員檢查各控制站/計算站/資料管理站/資料通訊匯流排的負荷率，各站負荷率不得超過 DL/T659—《火力發電廠分散控制系統線上測試規程》的規定。

2、為了保證負荷率不超過規定的限值，在增加 I/0 測點時，考慮各控制器（或處理器）I/0 測點和調節系統的分配，以均衡其負荷率。

3、當發生 DCS 故障時，執行人員應首先檢查裝置監視畫面，發現網路故障時，應立即通知熱控人員。

4、執行人員儘量減少操作，降低通訊資料；

5、在正點時刻，是收集報表的功能時間，在正點後 5 分鐘內，不要檢視報表，以免加重網路的負擔。

6、如果發現在多數 POC 站上監視引數重新整理速度不正常，或顯示資料不正確，此時執行人員應立即向上級報告，並停止操作（除影響到機組安全的操作），並保

證負荷的穩定。

三、操作員站故障

[措施]

1、 加強執行人員培訓，提高處理緊急事故的能力。

2、 在單臺 POC 站發生宕機現象時，執行人員通知熱控人員按照正常情況進行處理。

3、 發生 POC 站工作在兩個光網上時，有幾個 POC 站不能操作，只能監視時，執行人員應減少重大操作，熱控人員按照實際情況作好技術措施進行處理。

4、 當部分 POC 站出現故障時，應由可用操作員站繼續承擔機組的監控任務（在此期間應停止重大操作），同時迅速排除故障，如果故障不能迅速排除，則執行人員應根據實際機組的執行情況予以處理。

5、 當全部 POC 站出現故障時，若主要監視儀表可以監視。

6、 執行人員應立即把 DEH 系統切至緊急手動，控制汽機的調門，並把 水位控制切至後備手操，此時如果能夠維持機組的正常執行，則轉為後備手操方式執行（重要操作按鈕包括緊急停機、緊急停爐按鈕，交流潤滑油泵啟停按鈕和直流滑油泵啟停按鈕，安全門等。執行人員應當用盤臺操作按鈕根據現場情況進行操作）。

7、 同時熱控人員迅速排除故障，並確認現場控制級卡件工作是否正常。熱控車間應儘快恢復操作員站的執行方式，同時執行人員應按執行規程做好緊急停機停爐準備。

8、 執行人員減少不必要的操作。透過監視儀表和就地表記等密切監視機組轉速、振動情況，同時加強就地巡檢。如果熱控人員確認在短時間內不能恢復，應根據執行規程予以處理。

四、 CPU 故障

1、 當單個 CPU 發生故障時，應在工程師站檢查資訊，找到 CPU 故障的原因。如果是 CPU 以外的板件引起，則應立即線上更換。

2、 更換 DAS 系統的板件，在板件上的引數，不參與調節和保護的，則監視相關的執行引數；參與調節和保護的，則退出相應的保護，自動系統切至手動執行，並加強就地檢查。

3、 更換 MCS 系統的板件，則退出相應的自動系統，切至手動執行，並加強就地檢查。

4、 更換 ETS、BMS 系統的板件，則退出相應的保護系統，並檢查就地裝置和系統，確保不發生誤動。

5、 更換 SCS 系統的板件，則退出相應的系統，並把裝置切至就地控制，在檢查就地裝置和系統脫離後，更換板件，確保不發生誤動。

6、 更換 DEH 系統的板件，如果系統可以正常執行，則應在機組停運期間更換，如果必需更換，則應根據實際情況做好事故技術予案，進行處理。

7、當雙 CPU 停用時，熱控人員立即重新啟動 CPU，如果 CPU 啟動不成功（包括硬啟動和在工程師站上啟動），應重新下裝系統，在此期間，執行人員根據不同系統的情況進行相應的處理。