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DCS系統的管理和維護
發布日期:2022-09-13 10:23:28浏覽量:950

     DCS是分布式控制系統的英文縮寫(DistributedControl System),在國内自控行業又稱之為集散控制系統。


   DCS系統是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統,綜合了計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等技術。


    其基本思想是分散控制,集中操作,分級管理,配置靈活,組态方便 DCS系統主要有現場控制站(I/O站)、數據通訊系統、人機接口單元(操作員站OPS、工程師站ENS)、機櫃、電源等組成。系統具備開放的體系結構,可以提供多層開放數據接口。


    硬件系統在惡劣的工業現場具有高度的可靠性、維修方便、工藝先進。底層的軟件平台具備強大的處理功能,并提供方便的組态複雜控制系統的能力與用戶自主開發專用高級控制算法的支持能力;易于組态,易于使用。支持多種現場總線标準以便适應未來的擴充需要。

與常規控制儀表相比較:

   優點:控制功能齊全,可實現複雜控制、最優控制,便于信息的綜合和分析。

   存在問題:危險集中,性能問題:單機負荷過載,開發周期長。


   解決方法:選用高可靠性能的計算機,引入雙重化,增加冗餘。

一、系統維護人員職責

  1. 負責DCS系統的系統軟、硬件維護工作,确保DCS系統可靠地運行,保障生産過程的安全、穩定。

  2. 協調并參與做好DCS的組态、控制方案的實現,以及系統的硬件連接、操作系統的安裝和DCS系統調試工作。

  3. 負責與DCS廠商進行技術溝通,學習DCS系統的使用、維護和管理技術,充分發揮DCS系統的作用;根據工藝生産的要求,健全完善DCS系統的控制及管理功能。

  4. 指導操作人員進行DCS系統操作,解決操作人員操作中的問題;接到操作人員的請求後,立即做出響應并解決問題。

  5. 做好DCS的日常、定期的巡檢和維護工作;主動及時的發現系統的問題和隐患,查找原因并有效的解決,遇到疑難問題不能處理時,需及時咨詢DCS廠商協調處理。

  6. 負責系統運行參數修改、備份工作,避免出現任何數據損壞或丢失事件。

  7. 做好DCS系統軟、硬件的有效備份工作。

  8. 負責DCS系統的啟動和停止工作。

  9. 負責操作員口令的設置與修改工作。

  10. 制定DCS系統的維護及管理規定。


二、維護管理指導

1. 控制室維護管理

(1)制定機櫃室、操作室管理規定。對機櫃室、操作室的衛生環境保持、進出人員管理、操作員操作管理、維護人員維護管理加以詳細規定。

(2)控制室除維持适當的溫度和濕度外,還要做好防水、防塵、防腐蝕、防幹擾、防鼠防蟲、避免機械震動等工作。

2. 計算機(操作站、工程師站、服務器站)維護管理

(1)随時提醒操作人員文明操作,愛護設備,保持清潔,防水防塵。

(2)禁止操作人員退出實時監控;禁止操作人員增加、删改或移動計算機内任何文件或更改系統配置;禁止操作人員使用外來存儲設備或光盤。

(3)盡量避免電磁場對計算機的幹擾,避免移動運行中的計算機、顯示器等,避免拉動或碰傷連接好的各類電纜。

(4)計算機應遠離熱源,保證通風口不被它物擋住。

(5)嚴禁使用非正版的操作系統軟件(非正版操作系統軟件指随機贈送的OEM版和其它盜版軟件);嚴禁在實時監控操作平台進行不必要的多任務操作,運行非必要的軟件;嚴禁強制性關閉計算機電源;嚴禁帶電拆裝計算機硬件。

(6)注意操作站(工程師站)計算機的防病毒工作,做到:

  不使用未經有效殺毒的可移動存儲設備(如:移動硬盤、U盤等);

  不在控制系統網絡上連接其它未經有效殺毒的計算機;

  不将控制網絡聯入其它未經有效技術防範處理的網絡等。

(7)操作站、工程師站、服務器等計算機設備如果需重新安裝軟件,必須按照DCS廠家要求開展。

(8)正常運行時,關閉計算機站(操作站、工程師站、服務器站)櫃門。

3. 控制站維護管理

(1)控制站(主控卡)的任何部件在任何情況下都嚴禁擅自改裝、拆裝。

(2)在進行例行檢查與改動安裝時,避免拉動或碰傷供電、接地、通訊及信号等線路。

(3)卡件維護時必須戴上防靜電手镯。

(4)正常運行時,關閉控制櫃櫃門。

4. 系統軟硬件、系統組态文件、控制及運行參數的備份管理

(1)以下備份工作須在本計算機硬盤上進行備份,同時要求在U盤、光盤或其他計算機上進行備份,備份前需做好更新記錄或更新說明:

對操作員沒有權限修改的控制參數(PID參數、調節器正反作用等)、控制變量、工藝參數等數據進行備份。

對組态文件及組态子目錄文件(組态文件、流程圖文件、控制算法文件及報表文件等)等組态文件進行備份。

如有對異系統的通訊,應對通訊協議、通訊方案、通訊地址等數據及有關文件進行備份及存檔。

(2)需對接線圖紙、安裝圖紙等設計資料及交工資料等資料進行存檔保管。

(3)計算機需要安裝的各種軟件需在本地計算機的硬盤上進行備份,如操作系統軟件、DCS系統組态及監控軟件、驅動軟件等等,做好版本标識并編寫安裝說明。

(4)了解系統的記錄周期,并根據工藝生産的要求對操作記錄、報警記錄、曆史趨勢等生産運行記錄做到不遺漏的定期備份,刻制光盤後做好标識并交有關人員保管。

(5)做好備品備件的保管工作,需要保證系統軟件、硬件備品備件的及時性、有效性(保證在實際運用時能及時到位,并且性能良好)。

5. 維護注意事項

(1)清潔時不能用酒精等有機溶液清洗。

(2)維護時避免拉動或碰傷供電、接地、通訊及I/O信号線路。

(3)鎖好系統櫃、儀表櫃及操作台等櫃門,避免非系統維護人員打開。


三、  日常巡檢指導

每日巡視DCS系統工作,實時掌握DCS系統的運行情況:

  1. 向操作人員了解DCS運行情況,及時解決操作人員的疑難問題。

  2. 查看DCS系統故障診斷畫面,檢查是否有軟硬件故障及通訊故障等提示,查閱DCS故障診斷記錄。

  3. 檢查操作室與機櫃室的環境及空調設備的運行情況。

  4. 打開系統櫃、儀表櫃、操作台等櫃門檢查系統硬件指示燈及通訊指示燈有無異常。

  5. 檢查有無老鼠、害蟲等活動痕迹。

  6. 做好每日的巡檢維護記錄。


四、  定期巡檢指導

  1. DCS的定期檢查

  DCS投運正常後,應定期對其進行檢查,以确保整個系統能夠長時間持續正常工作。定期檢查可使用專門的“DCS定期巡檢記錄表”,作為DCS的維護與使用的主要記錄,其檢查的主要内容如下:

  2. 控制室環境檢查

(1)檢查照明情況、抗幹擾情況、振動情況、溫度與濕度情況、空調設備的運行情況,并應特别注意檢查控制機櫃内部的卡件等電子設備有無出現水珠或者凝露。

(2)檢查有無腐蝕性氣體腐蝕設備,與過多的粉塵堆積的現象。

(3)每星期至少進行一次定期檢查,并做好定期巡檢記錄。

3. 控制站、操作站定期檢查

(1)檢查計算機、顯示器、鼠标、鍵盤等硬件是否完好;

(2)檢查系統實時監控工作是否正常,包括數據刷新、各功能畫面的操作是否正常;

(3)檢查故障診斷畫面,查看是否有故障提示;

(4)向操作人員了解DCS運行及工藝生産情況,為以後控制方案優化提供依據;

(5)系統在運行一定時間後,應及時的備份或清理曆史趨勢和報表等運行曆史文件;

(6)打開系統櫃、儀表櫃、操作台等檢查系統有無硬件故障(FAIL燈亮)及其他異常情況;

(7)檢查各機櫃電源箱是否工作正常,電源風扇是否工作,5V、24V指示燈是否正常;

(8)檢查系統接地(包括操作站、控制站等)、防雷接地裝置是否符合标準要求;

(9)定期清除積累的灰塵以保持幹淨、整潔。

(10)以上檢查内容每星期至少定期進行一次,并做好定期巡檢記錄。

(11)當操作站運行一定時期後(通常三個月),請用操作系統提供的磁盤整理程序整理硬盤。

4. DCS網絡定期檢查

(1)檢查各操作站網卡指示燈狀态是否正常;

(2)檢查所有主控卡、數據轉發卡、I/O卡件等卡件的通訊指示燈是否正常;

(3)檢查集線器、交換機通訊指示燈是否正常;

(4)檢查各通訊接頭連接是否可靠正常;

(5)檢查監控軟件的“故障診斷”畫面中是否有提示通訊故障,“診斷信息”中是否有通訊故障的記錄;

(6)建議DCS網絡的檢查每個月進行一次。定期檢查可使用“故障診斷”軟件。 


五、  大修期間維護指導

1. 大修期間對DCS系統應進行徹底的維護,内容包括

(1)系統停電檢修,包括徹底的灰塵清理,改接線等内容。

(2)對于在日常巡檢,定期巡檢中發現而不能及時處理的問題進行集中處理,如系統升級,組态下載等。

(3)系統在檢修前應對DCS系統組态進行備份,并對系統運行參數(如PID等)進行上載和備份。

(4)在檢修期間更改組态、控制及聯鎖程序,必須組織工藝、設備、電氣和儀表相關負責人共同參與聯鎖調試,并形成聯鎖調試記錄。

(5)檢修期間應檢查供電和接地系統是否符合要求。

(6)及時做好大修期間DCS維護記錄。

2. 大修期間系統維護步驟

第一步:檢查校對備份

檢查軟件備份,組态文件備份、控制及工藝數據等備份是否正确、齊全。

第二步:按如下順序切斷電源

(1)每個操作站依次退出實時監控及操作系統後,關閉操作站工控機及顯示器電源;

(2)逐個關閉控制站電源箱電源;

(3)關閉各個支路電源開關;

(4)關閉不間斷電源(UPS)開關;

(5)關閉總電源開關。

第三步:進行DCS停電維護

(1)操作站、控制站停電吹掃檢修。包括工控機内部,控制站機籠、電源箱等部件的灰塵清理。

(2)針對日常巡檢、定期巡檢中發現而不能及時處理的故障進行維護及排除。

(3)儀表及線路檢修:包括供電線路、I/O信号線、通訊線、端子排、繼電器、安全栅等。确保各儀表工作正常,線路可靠連接,标識清晰正确。

(4)接地系統檢修。包括端子檢查、各操作站(工控機、顯示器)接地檢查、各控制站(電源、機籠)接地檢查、對地電阻測試。

第四步:現場以及DCS的各項維護工作完成後,檢查确認以下各項重新上電條件是否滿足

(1)首先應聯系工藝、電氣、設備、儀表等專業共同确認是否滿足DCS系統的上電條件。

(2)确認電氣提供的總電源符合要求後,合上供電總斷路器,并分别檢查輸出電壓。

(3)合上配電箱内的各支路斷路器,分别檢查輸出電壓。

(4)若配有UPS或穩壓電源,檢查UPS或穩壓電源輸出電壓是否正常。

第五步:系統上電及測試

(1)啟動工程師站、服務器站、操作站、同時将系統各電源箱依次上電檢查。

(2)檢查各電源箱是否工作正常,電源風扇是否工作,5V、24V指示燈是否正常。

(3)檢查各計算機的系統軟件及應用軟件的文件夾和文件是否正确;硬盤剩餘空間無較大變化,并通過磁盤表面測試。

(4)将修改後的組态進行編譯下載。

(5)從每個操作站實時監控的故障診斷中觀察是否存在故障。

(6)打開控制站櫃門,觀察卡件是否工作正常,有無故障顯示(FAIL燈亮)。

(7)供電冗餘測試

分别開通冗餘交流~220VAC總進線的一路,其他交流供電回路失電,但系統應仍然可以正常工作。

分别開通冗餘直流電源一路,關閉其他直流電源,測量每一機籠(架)母闆電源端子上5V、24V的電壓。

(8)通信冗餘測試:分别接通各冗餘通訊線的其中一路通訊線(其他通訊線脫開),利用下載組态功能測試是否正常,如均正常則表明通訊網絡正常。

(9)卡件冗餘測試:通過帶電插拔互為冗餘的卡件,檢查冗餘是否正常。

注意:如果撥出冗餘的主控卡、數據轉發卡的其中一塊并插回後,須等數據拷貝完成後才可撥另一塊冗餘卡,否則在生産過程中會造成嚴重後果。


第六步:控制、工藝參數檢查

(1)校對各個已經成功運行過的控制、工藝參數(因組态修改下載,部分參數可能出現混亂現象,需重新輸入)。

(2)對現場儀表(變送器、調節閥等)更換過的控制回路、新增加的控制回路(程序),其參數需要重新整定及并進行調試。

六、  故障處理指導

1. 通信網絡故障

(1)通信接頭接觸不良會引起通信故障,确認有該故障發生後,可以利用專用工具重做接頭。

(2)由于各通信單元有地址設置,通信維護時,确認網卡、主控卡、數據轉發卡的地址設置是否正确。

2. 現場設備故障

操作人員應将自控回路切為手動,閥門維修時,應起用旁路閥。

3. 系統出現I/O卡件故障時

(1)應将相應控制回路、控制程序、聯鎖立即切手動,并由系統維護人員立即更換故障卡件,确認故障消除後方方可再次将系統投入自動。

(2)卡件更換前,應将地址、配電、冗餘等開關或跳線撥到原卡件位置。

(3)對于非冗餘的輸出卡件故障,故障卡對應的閥門、設備等在DCS端無法操作,需通知現場操作人員進行現場操作,待故障排除後方可進行DCS操作。

4. 在工廠供電系統出現異常中斷時,應根據工藝要求,處理好動設備、閥門等儀表設備後,按系統斷電步驟給DCS斷電。

5. 當控制系統出現故障導緻系統癱瘓(此情況甚少)時,需預先制定事故預案。


七、  組态修改及下載指導

1. 組态修改基本原則

組态文件修改之前必須對當前組态文件進行備份,以備緊急恢複使用。組态文件的修改必須在工程師站進行。

2. 生産過程中的組态修改

在生産過程中,因各種原因需要對DCS組态進行修改,以達到良好地監控效果,在修改過程中需對修改内容進行有效區分:

(1)僅增加或修改總貌(或流程圖、報表、趨勢頁、控制分組、數據一覽、用戶權限、二次計算、語音報警、操作小組、自定義鍵)、修改位号單位(或位号注釋)等操作,在完成上述操作後,傳送至各操作站。

(2)增加或删除卡件、增加或删、改位号或修改位号量程(或報警信息),則需要進行下載。

對卡件、位号的修改不涉及控制程序,則可在工藝裝置處于生産狀态時進行下載工作;如涉及控制程序,則需将相關控制程序停用(如聯鎖取消、自動切為手動)後,方可進行下載工作。

(3)進行了控制程序的修改,則需要進行組态下載工作。

需将涉及該控制程序的所有控制程序停用(如聯鎖取消、自動切為手動)後,方可進行下載工作。

(4)對某控制站增加或減少了機籠,必須在工藝裝置處于停車狀态下進行,嚴禁在工藝裝置處于生産狀态時進行組态修改、下載工作。重要一點,若在現有卡件地址中間或者在現有自定義位号中間增加,删除内容,在線下載會引起大量數據不一緻,應予避免杜絕。

3. 生産過程中下載時注意事項

(1)在線下載應選擇生産平穩的時機,并避開順控切換、累積量精确計量等時序,下載前确認重要聯鎖切除,重要回路暫切為手動操作。

(2)下載時必須将控制程序及控制回路全部切到手動;切除聯鎖。

(3)組态文件修改下載前、後,均應對修改的内容進行相應的驗證,确保其正确性。

(4)組态下載後,須及時傳送組态以保證各操作站工程師站的組态保持一緻。

(5)生産過程在線下載的操作流程:

用更改完成的新組态替換現場工程師站運行目錄上的組态。

打開二次計算軟件,再退出,組态編譯通過後,啟動實時監控軟件。

與相鄰的操作員站對比修改前後的軟件界面數據,調節回路開度、PID 參數、調節器正反作用,确認無誤後再進行下一步。

聯系工藝操作人員解除界面上本系統聯鎖,以确保聯鎖不會誤動作,并将調節回路切為手動,重要儀表、電氣設備,切換到現場操作。

下載組态。下載完成後及時為新修改增加的方案設定初值。

聯系工藝操作人員對新修改增加的方案進行測試。

工藝員确認流程圖上PID參數、溫度、液位、壓力等顯示正常,确認無誤後,準備投入聯鎖,恢複調節回路自動控制,現場操作人員撤離。

下載完畢,各方确認。

4. 非生産狀态下的更改與下載

(1)如組态更改較多,不符合在線下載的規定時,可以在工藝停車時修改下載。

(2)下載後必須立即對程序給予調試,檢查确認各程序、閥位、參數是否正常,檢查确認無誤後方可再次開車。


八、  系統升級指導

注意事項:

(1)升級前必須備份原組态、參數。

(2)升級時工藝生産必須處于停車狀态,并嚴格按相關升級說明書操作。

(3)升級後必須檢查、确認各控制回路、參數等是否正常。

(4)必須及時将新版本的軟件及安裝說明拷貝到各升級後的計算機;删除各計算機硬盤上原有的的軟件備份;老版安裝光盤必須銷毀或标識作廢。


九、UPS維護指導

大多數企業UPS由電氣來管理,DCS人員隻作配合。

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