DCS故障那些事：如何降低不必要的損失？

       DCS系統是由系統軟、硬件、操作臺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。

至于停車……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。

      那么都有哪些需要注意的呢？近期儀控君仔細的整理了相關內容，希望能對大家有所幫助。

     首先大家先看一下DCS經常出現哪些故障來源。

     DCS技術發展到今天已比較成熟，模塊化程度也比較高，統計顯示硬件本身出現故障的概率相對較低，所以DCS自身軟硬件故障多半是人為造成的：由于配置不當、操作不當等人為因素造成的故障屢見不鮮。

>>>>信息安全

    工控領域已經不再是安全的凈土。

電源故障

    在自動化儀表運行的過程中，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、信號輸出異常等現象。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系統大多處在強電設備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信號跳變、信號漂移，嚴重時可能導致板卡受損。

>>>>溫濕度影響

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

>>>>靜電影響

    絕緣材料表面容易積累靜電：由于目前板卡都使用大規模集成電路，芯片耐壓性較弱，所以靜電放電可能導致板卡芯片故障。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，對于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板卡和計算機主板上的電子元器件發生短路，導致設備硬件受損。

>>>>雷電影響

    當控制室建筑物的防直擊雷裝置在接閃時，強大的瞬間雷電流通過引下線流入接地裝置，會使局部的地電位浮動，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設備及線路造成嚴重損壞。

      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，接地屏蔽等，在DCS投運后對這些進行改造比較困難，因此出現問題后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，如采用等電位單點接地方式；施工時應參照相關標準規范使用正確的接地連接方法。

      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。如控制室采用格柵型屏蔽，在信號線纜上加裝濾波裝置，確保信號線纜和電源線纜布線時遵循相應的標準規范，安裝SPD裝置防止雷電浪涌侵入等。

      第三，必須嚴格按照規范進行操作。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，對于冗余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。定期檢查網絡接頭和各連接線是否牢固，控制柜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運行。經常檢查控制單元、I/O模塊、其他模塊等的工作是否正常。定期檢查接地是否牢固，測試接地電阻是否符合要求。

      (2)定期檢查控制器、計算機等的工作負荷，并注意是否有升高現象。定期檢查硬盤，并刪除零碎文件，歷史文件經常進行外設歸檔備份。

      (3)對于DCS系統和其他系統的接口，建議在其他系統側的網關站上，加裝病毒防火墻，并及時更新病毒庫。同時及時更新操作系統的補丁，提高系統的安全性。

      (4)在運行時，原則上不再進行軟、硬件的改動。

      (5)對DCS系統所有的修改，無論是組態軟件、系統軟件還是文件屬性等，都應在工程師站(記錄本)有詳細的文字記錄。每次改動組態后都要進行把主站拷貝到副站的工作。

      (6)應定期讓所有的操作員站重新啟動一次，以消除計算機長期運行的累計誤差。養成定期備份組態軟件的習慣，每次更新點目錄后應該把工程師站組態安裝目錄下的所有文件拷貝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、濕度、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件故障或硬件加速老化， 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，以掌握系統運行狀態，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，定期對冗余電源、服務器、控制器、通訊網絡等進行冗余測試。

     (3)對系統卡件進行點檢。徹底檢查和整理以延長設備的壽命 。

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

     (5)對電腦軟硬件及系統進行維護。如磁盤整理。硬盤數據備份，軟硬件測試等等 。

     (6)對系統的網絡通信的維護，確?？煽窟B接。

     (7)系統接線端子緊固，防止接線松動。檢查保險端子正常。

     (8)對現場儀表設備進行檢修，發現問題及時處理。

    最后，一定要認真對待操作日志和故障診斷記錄。

嚴格的防范并不能徹底杜絕故障，使用中由于各種因素，故障還是有幾率出現的。那么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)徹底分析癥狀，這是排除故障的基礎，需注意其他人關于癥狀的報告是否準確，最可靠的辦法是親自觀察或再現癥狀。

     (2)分析故障在什么情況下發生，發生在系統調試、聯調階段，還是正常運行、預防性維護或者診斷程序的過程中。這有助于重現故障并且隔離故障。

     (3)了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？包括任何硬件、軟件或接線的更改。

     (4)查看各板卡指示燈是否有故障報警的顯示。

     (5)縮小故障排查范圍 可以使用標準信號發生器將標準信號（如 4～20mA信號）輸入板卡，在上位機畫面上查看信號顯示是否正確，從而確定該板卡是否正常。

     (6)通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。板卡需要支持熱插拔。注意重要板卡或非冗余板卡的插拔可能引起信號顯示或輸出異常。

     (7)查看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類型的問題很 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設備。

     (8)查看操作日志和歷史故障診斷記錄。操作日志可以幫助了解故障發生前后的軟件操作情況，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后其他設備是否存在異常。