仪控DCS故障诊断及处理
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作者:白泽
摘 要：随着经济与科技的迅猛发展，自动化技术已经被广泛地应用到社会生产的各个层面，工业生产的自动化程度也越来越高，其中DCS系统，即分布式操作系统，是当前工业、化工、电力、冶金各行业所使用的自动化操作系统。DCS能够有效地提高工业生产的自动化水平，从而增加工业的生产效率和准确率，最终有利于我国工业的持续健康发展，其中，DCS系統也被大量应用在仪控上，提高了仪控的自动化和精准度。然而，虽然DCS系统在运行时具备较高的稳定性，但是其也会受到外部环境以及使用方式等多种因素的影响，影响DCS的正常工作。因此，本文将介绍DCS系统的常见故障，从而分析其诊断及处理措施。
关键词：DCS故障 诊断 处理
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（a）-0077-03
DCS系统又名集散控制系统，是一种新型的计算机控制系统，其是基于集中式控制系统的理论以及结构为基础发展升级的。DCS主要是以网络通信为纽带将过程控制级和过程监控级连接起来，综合了计算机、通信、自动化控制等先进技术，从而实现系统对目标的分散和集中管理。DCS系统目前广泛应用在工业生产的各个环节，能够实现对工业生产过程的实时监控和管理，以自动化技术规范生产操作，在生产效率的同时还能保证生产操作的质量。DCS的系统具有较高的可靠性和稳定性，在一般情况下都比较少发生故障，但如果系统一旦发生故障，就会打乱整个生产的秩序，不利于工业的生产效益。因此，为了保证DCS能够为工业生产提供最稳定的服务，就应当了解DCS的故障以及诊断方法，从而掌握故障的处理措施，进而能够在DCS系统发生故障的第一时间采取正确的处理措施。
1 DCS系统的维护
DCS系统在工业生产中的工作时间较长，所以必须以定期的系统维护工作来维护好DCS的正常功能，也能通过维护措施来排除DCS系统中潜在的故障威胁。因此，在DCS系统工作的不同阶段，应当选用使用其工作阶段的维护措施，从而具有针对性地落实DCS系统的维护工作。DCS系统的维护措施以DCS的生命周期为基础看，可以分为三个阶段的维护措施。
（1）预测性维护措施。
预测性维护措施是以DCS系统的状态为基准进行的维护，一般都需要维护人员对DCS系统应用智能仪表或者AMS[1]检测系统对系统的重点结构在系统工作时做定期或者连续地对其状态和故障的检测，以得到的检测数据来分析系统工作状态的规律，从而总结故障出现时产生的各种数据，以此得出DCS系统未来可能会出现的故障，从而提前采取有效的措施来防止系统故障的发生。
（2）预防性维护措施。
预防性维护措施是以维护计划为基准，需要维修团队在维护工作之前就制定好维护工作的计划方案，其中的重点是定期维护的时间规定，其次还包括维修的重点部分和维修方法。预防性维修是以时间为基准的定期维修，这种维修具有强制的规定性，可以将周期性的维护工作落实到位，是现实中常用的维护方式。
（3）响应性维护措施。
响应性维护措施是以DCS系统发生故障之后才采取措施的维修模式，这种维护措施具有其被动性，并不具备维护的预防作用。
综上所述的预测性维护、预防性维护和响应性维护三种措施，其三都各有各的优异特点和不足，因此，在DCS系统的维护中，最好将三种维护措施结合起来，从而能够有效把握系统的工作规律和状态，以预防性的措施来保证工作的稳定，并以响应性措施对故障进行技术的处理。
2 DCS系统的故障分类
DCS系统作为一种新型的计算机控制系统，其结构包括硬件结构和软件结构两大类，因此DCS系统的故障也可以分为硬件故障和软件故障两大类。除此之外，为了方便诊断DCS系统的发生部位，还将故障分为了现场仪表设备故障和系统故障两类。以下是故障的详细说明。
（1）硬件故障。
硬件故障包括电源、板卡、网络和操作故障等，主要都出现在DCS系统的硬件设备上，一般发生的故障主要为模板的损坏。硬件一旦出现故障对系统的影响较为明显，但并不会上升到整体的系统工作。
（2）软件故障。
软件故障是系统中软件所引起的故障，主要分为系统软件的故障和应用软件的故障。系统软件是DCS系统自带的软件，可能会因为系统设计不当而造成故障问题，一般会导致整个系统的瘫痪，但一般发生概率较小;而应用软件是自DCS系统之外的软件，因为应用软件的工作繁杂，因此其出现故障时有发生且难以避免。
（3）现场仪表设备故障。
现场仪表设备包括变送器、开关、执行机构等设备，如果这些设备出现故障，就很容易导致DCS系统的控制功能失效等后果，其对DCS系统的影响力较大。而现场仪表设备控制是DCS系统中最常发生的故障种类，如果不加以预防和控制，可能会影响仪表设备的使用质量和使用周期。
（4）系统故障。
系统故障指的是DCS的集散控制系统发生故障，这对整个DCS系统来说都是巨大的冲击。而系统故障可以分为固定性故障和偶然耐性故障。一般偶然性是可以通过系统的重启来恢复工作的，如果重启无法解决故障则是固定性故障，这种故障极大可能是因为DCS系统在设计时出现的隐患问题，所以其处理起来也较为麻烦。 （5）操作不当引起的故障。
除了DCS系统本身的故障问题，操作人员对其的操作也会影响DCS的正常运行，操作不当也可能会引起某些控制功能发生故障。工作人员操作不当一般会在初次操作或者疲惫操作下出现。
3 DCS故障的诊断和处理
DCS系统如果发生故障，一定要以正确的措施来及时进行故障的诊断，从而进行故障的处理。而故障的诊断是要根据DCS以外的故障发生例子来极强诊断的经验，以此来采取故障的处理措施。以下是DCS经常发生的诊断处理思路。
3.1 找出故障发生的原因
（1）确定是否是工作人员的操作引起的故障。一般人员操作而引起的故障一般是在模板安装、端子接线、现场操作等问题。如果是操作性失误，则需要工作人员仔细回忆操作的过程;如果是模板安装失误，则可以检查卡件地址和卡件安装位置;如果是端子接线失误，则可以检查位号、端子接口、压接线等。
（2）确定是否是DCS操作系统故障。DCS系统故障主要表现为系统瘫痪不能工作，因此可以检查故障的系统参数和系统组态。
（3）确定是否是现场仪表设备出现故障。如果是现场仪表设备出现故障，则需要检查仪表的工作状况以及现场的信号传输状态。
（4）确定是否是DCS系统故障，DCS系统分为硬件故障和软件故障。如果是硬件故障，就需要按照硬件故障出现的指示灯仔细检查DCS系统硬件存在的问题。如果硬件故障没有出现指示灯的体型，就需要通过一一细致地排除来找出故障原因，也可以用过替换法，将插拔板卡和使用备件[2]进行替换，从而实验板卡是不是出现问题;如果是软件故障，可以首先将系统重新启动，如果启动之后仍然存在问题，就需要对应用软件进行检查。
（5）除了人工诊断之外，DCS系统携带的子镇段测试功能也会自动诊断出故障出现的部位和原因。
（6）诊断过程中，可以先查看系统的操作纪录以及从前诊断以及维修的纪录，可以让诊断人员掌握到系统发生故障的规律以及帮助了解到故障发生前的工作状态，从而促使其的诊断工作具有针对性。
3.2 常用的故障定位的方法
（1）直接判断法。
故障发生之后，诊断处理人员可以对系统的故障进行观察，基于观察到的故障特点和影响系统故作的范围，结合系统发生故障的纪录，从而以专业的素质能力和已储备的诊断经验来分析和判断故障发生的部位以及故障出现的原因。这种方式是常用的方式之一，但只适用于一般常见的故障类型，对于故障较为严重或是少见的故障就不能提供方法的有效性。
（2）外部检查法。
外部检查法是诊断处理人员对DCS系统的故障进行外部组成的检查，比如系统线路、电源插头、接线松动等外在问题。外部检查法只适用于外部出现的故障，有其局限性。
（3）替换检查法。
替换检查一般应用在DCS系统的硬件故障中，如果硬件故障的指示灯提示了故障发生的硬件部位，就可以通过替换备用原件来实验是否其原先硬件存在故障问题。替换检查法能够在硬件故障中发挥重要的作用，但是如果在硬件的实验替换之前，没有对硬件故障的危害性源头进行排除，很可能会造成备用硬件换上之后产生继续的损坏。
（4）分段检查法。
分段检查法一般用于故障查找的位置并不明确时所用的方法，因此这需要诊断人员对故障进行一一的排除，比如将故障的硬件或者电气线路进行分段[3]，从而展开有秩序的排查措施。
（5）隔离检查法。
隔离检查法是在检查过程中将检查部位进行隔离，比如将线路或者硬件进行隔离断开，从而能够将故障的发生情况控制在一个区域间进行观察，其能够将故障范围逐渐缩小，也能便于观察故障现象的变化情况。隔离检查法与分段检查法一起结合使用效果会更佳。
4 结语
DCS集散控制系统是采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式，能够实现对控制对象的集中管理和分散控制。DCS作为一种先进的集散控制系统，目前被广泛应用在电力、化工、石油等多个工业领域，并得到了良好的口碑。当前，因为DCS系统的应用，很多生产工序都依赖于其控制能力，然而DCS如果出现了故障，就会影响生产的效率和经济效益。因此，一定要做好全面的预防维护措施，提高DCS系统的工作稳定性和质量，并深入了解DCS系统的结构，以丰富的经验知识来对DCS系统的故障进行诊断和处理，保证故障以最快的时间处理得当，降低DCS系统故障对生產环节的影响。
参考文献
[1] 张衍更，王力.仪控DCS故障诊断及处理[J].电子世界， 2012（15）：119.
[2] 孙志明.DCS故障排除与维护[J].自动化应用，2014（5）：69-70.
[3] 王增国，王永旺，陈东，等.关于DCS系统故障判断及处理探究[J].科学技术创新，2017（16）：147-148.
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