分散DCS控制系统现场可靠性的研究(潮兴淮)

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1、分散DCS控制系统现场可靠性的研究淮北职业技术学院机电系潮兴淮淮北矿业集团公司朔里煤矿黄靖博【摘要】从DCS系统现场可靠性措施、现场环境条件控制，以及日常维护等探讨可靠性保障的方法。【关键词】DCS系统保障可靠性方法随着科学技术的不断发展，控制系统越来越多的得到应用，主要用于生产过程进行控制、监视、管理和决策的分散控制系统（DCS），也被用在了煤矿生产过程的控制中。可靠性技术包含可靠性设计、分析、试验、管理四个方面的研究内容。为保障安全、经济运行，控制系统必须有很高的可靠性。随着大规模计算机系统及其通信网

2、络的发展，高可靠性成了值得研究的大问题，其理论也需要不断地发展与完善。1提高DCS系统可靠性措施为提高DCS控制系统的可靠性，一般也采取了一些技术措施，主要建立在以下基本思想上的：①故障预防。即使系统本身不易发生故障；②故障保安和故障弱化。系统发生故障时尽可能减少故障所造成的影响；③故障容错。系统发生故障时，能够继续运行；④在线维修。系统发生故障时，在不停止运行的情况下维修。基于该指导思想，DCS系统中也采取了多种可靠性保障措施，以降低事故发生及损失。1.1现场设计为避免DCS出现问题无法操作、监视等造成

3、的设备失控。设计时要根据现场的具体情况考虑可靠性，主要在电源系统、冗余系统、后备上采取措施。1）电源系统1DCS系统电源是基础。避免高负荷运行，不得超过60%，尽量用高品质电源。若UPS电源，应两台互为备用，保障能无扰切换，提高可靠性。UPS输入电源不应连接同一母线。DCS电源系统（UPS、电源柜等）要安装在无尘、无振动、防腐等要求的电子设备间内，通电前要封堵电缆孔，防泄漏蒸汽进入电源系统造成短路。DCS电源通电后应挂上“设备带电运行禁止操作”标识牌，不准在DCS电源系统上接入如检修电源、检修照明、充电设

4、备、空调等其他无关负载。2）后备保护自动后备。采用冗余方式设置另一套或几套备用控制装置作后备。运行状态自动控制装置发生故障，备用控制装置自动投入，维持系统自动控制。后备也是冗余系统的一种形式。主要有主控单元冗余、电源系统冗余、网络冗余、I/O模块冗余、操作员站冗余、服务器冗余等。运行设备出现故障时，热备设备会自动无扰的运行，不影响对故障设备的检修。手动后备。重要的控制回路，可采用手动后备的方法提高可靠性。一旦自动控制失灵，用手动操作站可直接操作。手动操作站直接输出4～20mA或1～5V的模拟量信号去控制执

5、行机构或直接接地进行设备的操作，可手动控制生产过程。3）冗余系统从现场考虑，有必要对重要的I/O模块进行冗余。另考虑操作站的N:1冗余结构，以避免卡件或操作站出现硬件故障造成设备停运。1.2硬件质量为提高DCS系统硬件可靠性，制造商采取了对元器件严格筛选、老化元器件的降额使用、充分考虑到参数变化影响、采用低功耗元件、采用噪声抑制技术等一系列提高硬件质量措施。1.3保障故障时处于安全状态2DCS系统本身能在线故障检测，一旦发现故障，将故障设备与系统隔离，不至于影响其他设备。故障声光报警，维护时可根据提示进行

6、分析、处理，避免事故扩大。处理故障现场的技术措施很重要，不能重启CPU，以免对设备造成扰动。若重启CPU，需要与操作人员配合做好预防措施。一般DCS在CPU复位时会对模拟量输出信号进行复位，可对执行器和变频器采用手动切换控制方式。执行器也可采用断电方式或将模拟量输出卡件拔掉方式，系统正常后将信号加到正常值后再给执行器上电和插卡件。但要根据DCS特点进行，有的设计中有开关量安全输出（开、关、保持等），组态时选的安全输出是开，重启CPU后开关量就会发出开的指令。2现场环境条件控制2.1现场环境①安装环境。DC

7、S系统一般安装在控制室或计算机电子间。应隔热、防尘，避开强电磁场干扰及远离强振动、强噪音。②安装空间。DCS系统室的净高≮23.2m，面积≮20m，并安电插座。③室内环境。地面应采用无尘、无静电作用的光滑地板，宜用活动地板，下部空间高度≮150mm。室内温度18～25℃为宜，变化率＜5℃/h。相对湿度45％～70％为宜，不许结露。空调发生故障，应能维持室温在24小时内不超过规定允许值。温度高、湿度大、震动大等都会影响DCS系统的正常运行，上电工作前要严格按上述条件控制。2.2电缆敷设①控制盘、台，继电器柜

8、等内部连接线，应选用铜芯聚氯乙烯绝缘电线，经插件连接线，应选此类软线。②热电偶至冷端补偿器、恒温箱或直接与仪表的连线，应选热电偶丝延伸线或与热电偶丝热电特性相匹配的补偿线。③模拟量模入2模出信号和低电平开关信号应使用屏蔽电缆连接，芯截面≧1mm。高电平（或大电流）开关量的输入输出信号可用一般控制电缆连接，但应与模拟量信号、低电平开关信号分开，单独走。④微弱信号及低电平信号，特别是要求抗干扰信号，不应与强电回路合用一根电缆或敷设