摘要：DCS集散控制系统也称为分布式控制系统，优点是集中控制管理分散的机电设备，最大化实现减人增效的目的。该系统在科学技术迅速发展的今天得到了越来越广泛的应用。作为煤矿企业，实现“机器换人、自动化减人”、煤矿智能化升级改造等产业政策的推动与DCS系统的应用密不可分，是煤矿进入高质量发展阶段的必然趋势。由于DCS系统本身比较复杂，特别是煤矿现场工况十分复杂和环境恶劣，导致系统运行稳定性不够理想，所以分析DCS集散控制系统的故障原因，采取有效措施进行管理，对DCS集散控制系统的正常运行具有重要意义。
关键词：DCS系统；故障原因；运行管理；
一、引言
DCS系统包括硬件结构、软件组态、网络、传感器及控制设备组成。目前煤矿普遍开展了一些小的集控系统应用，如：排水系统、皮带运输系统、供电系统等自动化应用，为减人增效起到了一定的作用。未来实现整个矿井集中控制是发展趋势，因此DCS系统将在煤矿企业发挥越来越大的作用，需要引起企业高层的重视。本文中笔者以使用过的3种品牌的DCS系统作比较，就集散控制系统的常见故障及运行管理做简要分析，以期为相关从业人员提供参考借鉴。
二、DCS系统软硬件方面
1.DCS系统由专业厂家成套供应。其软硬件共同构成控制系统的大脑，在控制系统构建中起到决定性意义。DCS不同的品牌价格及质量均相差较大，即便是一线品牌的DCS系统质量合格率也参差不齐。劣质产品因为卡件元器件质量及设计问题导致信号采集不稳定，做卡件通道测试时相邻通道间信号互相干扰，无法满足控制及连锁保护功能需要；在系统双电源切换中，劣质产品无法做到无扰切换，存在严重的安全隐患。企业要实现高质量发展，DCS系统不能缺少高质量的配置，稳定的保安电源、GPRS对时等辅助配套设施也应配套齐全。企业在成本管控方面需权衡利弊，对影响安全、系统功能、设备稳定等方面的投入要有长远眼光。
2.系统软件及组态方面，系统平台软件需具备稳定可靠的功能，包括以实时数据库为中心的数据巡检、数据采集和处理、事故追忆等功能。DCS的控制功能通过组态实现。厂家应开发丰富的算法程序，包含顺序控制、PID控制、协调控制、非线性处理、执行器控制模块以及各种计时、计数模块。成熟的模块开发既能保证组态界面人性化，又能满足今后日趋复杂的运算要求。劣质产品存在冗余服务器切换时现场设备误动作；在组态方面，复杂的算法模块缺少，需要编程人员耗费大量精力编制测试，组态下装时意外释放强制信号或清除历史数据等问题。
三、DCS系统网络及传感器方面
1.DCS系统借助以太网技术以及现场总线技术组成控制网络，可比喻为DCS的神经系统。网络将现场所有控制设备、传感器信号通过I/O卡件采集进行TCP/IP协议转换，将DCS系统服务器、工程师站、操作员站等系统采用以太网进行连接，通过操作员站对分布式系统进行数据的采集与控制。故障主要体现为现场信号电缆的数据采集方面。为了避免信号受到干扰，需选用屏蔽电缆传输信号，并且信号电缆敷设应按规范与动力电缆、强磁场设备保持距离。
2.DCS系统强弱电设备有3种接地点，具体分为安全地、系统地和屏蔽地，分别作为保护人身安全，设备安全和抑制干扰的作用。信号电缆的屏蔽层遵循DCS机柜侧单端接入屏蔽地原则，避免因地电势不同引发的地电流影响信号。未进行良好的单端接地、两端接地或接入错误的接地端子均易形成干扰，影响信号采集和控制。
3.现场传感器是DCS系统的眼睛，集控人员通过传感器了解工况，在组态编程中所有连锁、保护、调节控制逻辑均依靠现场传感器，因此传感器的选用十分重要。传感器作为统称，其测量原理各不相同，传输的信号包括开关量、模拟量信号。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中模拟量又通过不同等级的ma、mv数据传输信号。因为煤矿现场工况恶劣，传感器的准确性和故障率也较高。在安装过程中应结合现场工况、传感器种类及IP等级、品牌质量等因素综合考虑，最大程度确保信号的有效性。
四、现场控制设备方面
DCS系统最终目的是为了实现现场设备的远程控制。因此控制现场设备是最关键的环节。DCS系统的应用最关键的是实现减人增效，这也要求现场设备执行指令的准确性。最常见的故障是现场设备拒动，主要原因是设备质量问题和设备选型和安装问题导致。因为现场工况恶劣，因此现场设备选型时IP等级需满足需要，安装需满足设备说明的要求，此外还要加强日常维护，否则现场设备的拒动需要耗费专业检修人员大量精力，减人增效则无从谈起。
五、常见故障及运行管理方面
1.DCS系统复杂、成套设备较多，作为电子产品合格率标准各有不同。设备在采购验收环节应注意，即使是一线品牌，质量也参差不齐。因为DCS组态编程是后期不断完善的过程，因此采购时需安排专业技术人员赴厂家学习，培养一批懂维护懂组态的技术人员。在设备发货前，技术人员应在厂家对设备进行测试验收合格后再发货。
2.DCS系统机柜安装方面，首先电子设备间土建施工应采取电磁屏蔽措施，使电子设备间形成“笼式”避雷网。该土建工程与电源盘柜、避雷系统距离应严格按规范要求布置。机柜基础应执行槽钢、胶垫、硅垫、胶垫、机柜的安放顺序；机柜靠墙和窗的距离按设备要求布放。以上要求均是防雷和电磁干扰，利于系统正常工作的需要。此外电子设备间要做好防尘工作，安装空调确保房间温度满足运行需要。
3.后期维护、管理方面，DCS电子设备间禁止使用对讲机通讯；检修人员定期对I/O通道进行信号检测，发现问题应及时替换I/O通道或卡件；组态程序应定期保存，特别需要注意的是DCS系统为杜绝病毒侵入，上位机尽量屏蔽USB通道，备份保存组态尽量采取光盘刻录的方式进行。现在很多企业为了便捷需要，常采用手机端进行系统控制。出于安全考虑，建议设置权限管理，对每台操作员站IP进行记录，便于事故追忆。
4.随着现场工况的变化和控制要求的不断提高，组态也需要适应要求不断改变，不断总结优化现场传感器布置及控制组态。对于重要保护、连锁调节以及易发生波动干扰的信号，应通过多种方式来控制其稳定性。例如通过3个模拟量信号取中间值、取平均值等可减少信号波动；同时通过开关量、模拟量、视频监控及设备电流参数综合分析工况，操作前组态画面需通过模拟手操器确认的方式避免信号误发等方式。DCS管理应建立组态编程记录台账，及时记录修改的组态程序，领导的审批意见，便于其他人员掌握情况。另外DCS系统还应建立事故预想方案，做好备品备件准备工作。
六、结束语
综上所述，良好的DCS系统需从施工建设、日常维护、现场设备管理全方面精细化管理，另外优质传感器的使用和科学严谨的组态相结合，在实践中根据使用经验和具体工况反复优化组态，最大程度实现精准控制。企业应该不断提高维护管理人员的业务水平，认真分析故障原因，做好运行管理，确保系统安全、稳定运行。做好以上方面的工作，DCS系统一定能产生巨大的效益，达到为企业减人增效实现高质量发展的目标。
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论文作者:刘浩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/29
标签：组态论文; 系统论文; 信号论文; 现场论文; 设备论文; 工况论文; 传感器论文; 《基层建设》2019年第4期论文;