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1、集散系统的故障类型和检修方法一、概述随着计算机技术在工业控制领域获得越来越广泛的应用和发展，控制系统的性能日益提高，但是系统的复杂程度也相应增加了。一个典型的集散系统常常在通讯网络上包括有工程师站，操作员站，现场 I/O 工作站，可编程控制器，智能仪表，变送器、执行器，有的系统还带有上层分析计算机和管理计算机等，其结构比传统的单元组合式仪表复杂的多，给维修人员提出了更高的要求。华北制药股份有限公司是特大型企业，采用了 Honeywell,uXL,Foxbro,Siemens,Modicon 等多种国内、国际上优秀的控制系统。通过这些系统的使用和维护工作的实践，本文总结了DCS 系统易发生的故障
2、类型及检修方法。二、故障类型1、电源类可靠的电源是系统安全运行的基本要求。电源故障约占系统故障的 50%左右。电源输出的不稳定常会造成数据运算错误或系统的意外故障，并且还会导致线路元件烧损、击穿等严重后果。现代 DCS 的电源一般都分为内电源和外电源。即用有良好精度和多种保护电路的内电源为计算机主机及功能接口板供电，用外电源为各种联系现场信号的转换电路板供电，并且现场信号在进入系统时用电压隔离或光电隔离的方法进行隔离，使两种电源不互相干扰。需注意的是计算机电源都是脉宽调制式开关电源，具有很强的保护功能，如：断相、欠压、过压、过载、空载、过流等保护。因此有时电源表现出的无输出现象可能是其保护电路
3、在起作用。这时就不能单从电源方面而应从负载方面去分析故障原因了。2、接地类DCS 有一个良好的接地是保证其安全工作和测量准确的重要措施。否则各种电磁干扰就会造成测量数值不稳，误差增大等现象。尤其在有感性负载(电磁阀、继电器等) 存在情况下如接地不良，系统会受到由感应电势产生的瞬间高压的冲击。这种冲击不仅干扰系统的准确性而且给系统安全带来影响。所以不仅要做好感性负载的泄放电路，而且要定期检查系统的接地状况。系统接地电阻应小于 4 。螺栓搭接要有防松弹簧垫片。在强振动场合最好采用焊接连接方式来保证接地良好。此外集散系统的接地最好有自己的接地体。如果条件限制，也可与电力系统共用接地体，但要做到两个系
4、统的接地母线彼此绝缘，只在接地体汇合。3、网络通讯类分布式控制系统目前一般使用局域网进行通讯，并且双冗余网，即使某一路通讯出现故障，另一路也能独立完成通讯任务。这使得站间通讯可靠性大大提高。但是工作站与下挂的可编程控制器、智能仪表之间的通讯大多是通过 RS-232 串行口，在工业场合强烈的振动很容易造成其联接器的松动，导致通讯出错，使得下位机不响应上位机的命令，也不能反馈操作结果。所以 DCS 应选用高可靠性的镀金插针结构联接器，并注意锁紧装置的检查。4、板件类工作站是由插接在总线底板上的各类功能接口板及其下游的连接各种输入输出信号的转换调理板和连接现场的端子板构成的。卡板、线路和元件质量均会
5、影响整个系统的可靠性。此类故障在系统刚投运时发生较多，所以应在系统交付投运前进行设备老化处理，淘汰可靠性差的板件，保证生产安全。板件的可靠性是反映 DCS 性能优劣的重要方面。5、软件类软件组态设计与实际生产操作的不配合性造成的意外故障，在系统投运初期出现较多。这种故障需要仔细分析软件功能和深入了解生产工艺特点才能发现原因。所以在软件编制时要从实际生产中的各种复杂情况出发，针对各种可能的干扰、操作人员的误操作以及危险情况，并编制出相应的诊断、报警、联锁等程序，以保证生产安全。而且在系统投运后应及时反馈使用情况，不断完善设计。6、其他做为系统末端的各种传感器、变送器以及执行元件，由于有较多的机械
6、部件，安装环境复杂，可靠性相对于计算机来说较低，解决这类故障也是 DCS 维护中的重要方面。三、检修方法由于集散系统与传统的仪表系统有很大的不同之处：显示管理功能集中而控制执行功能分散，并且以其丰富的软件功能代替了许多硬件实现的功能。由于软件的运行过程不能直接观察到，因此当系统工作不正常时，迅速、准确地判断出故障点是解决问题的关键。下面是一些实用有效的排除故障的方法。1、直接法集散系统往往具有丰富的自诊断功能。根据报警，可以直接找到故障点，并且还可通过报警的消除来验证维修结果。可见这些故障最易发现和排除。所以应在总结经验的基础上把经常遇到的故障的辨识规律写成程序组态到系统中，使系统自诊断功能不
7、断丰富完善。2、首尾法因为生产现场的传感器、变送器(首) 和执行器(尾) 的机械部件多，现场环境恶劣，所以控制系统的很多故障发生在这两部分。在显示异常、测量数据发生异常报警或无控制作用时便应去检查相应的传感器或执行器是否失灵。3、远近法一般上位机、工作站等集中安装在中央控制室内(近) ，生产现场分散安装着传感器、变送器和执行器(远)。当显示出现大面积报警或某一工作站点的所有测量值均有相同方向误差，以及不能传递指令的情况时，表明故障是计算机某一板件掉电，A/D，D/A 板误差增大，或是通讯插头松动、网络接口板故障等，需在控制室内予以检修。但如果故障只是个别回路的测量值不稳定，或显示正常而执行结果
8、有误则表明是现场仪表故障，应到现场去检修。4、溯源法对于不能直接找出的故障，采取由流及源的方法。当某一生产状态异常或报警时，我们可以先找到反映此状态的仪表，然后顺着信号向上传递的方向，用仪器逐一检查信号的正误，直到查出故障所在。此方法多用于检修测量部分故障。5、传令法传令法是溯源法的逆方法，即由控制室的计算机系统向不正常的状态点查过去，沿着信号向下传递的方向依次检查，直到发现与上级信号不对应的故障点来。此方法多用于检修执行部分故障。6、记录法DCS 系统各重要参数( 温度、压力等)的数据记录不只是工况的记录，同时也可以反映仪表性能和运行情况。从数据记录曲线上可以观察到故障仪表的损坏时间和损坏情
9、况如无输出，开路，总满度，不稳定等来帮助维修人员判断仪表的故障。7、故障图法将常见故障的判断方法和维修方法及时地总结成流程图的形式，这样就可以直观地判断故障点，不必重复分析故障过程，从而减少排障时间。8、其他对于一些比较难以克服的干扰、综合故障就不能从单一方面去分析故障原因，而应联系系统的使用情况，如信号线路如干扰因素、接地情况、工艺特点等方面去综合分析解决。四、结束语DCS 的应用对维护人员提出了更高要求。维护人员应该熟悉 DCS 的故障类型，一旦故障出现，应首先从显示器上获取信息，然后运用直接法，经验法判断是现场故障还是控制室故障，不能直接判断的采取溯源法或传令法及记录法等寻找故障点，以迅速排除故障。
