DCS系统可靠性研究及现场情况

   2023-05-22 工业品商城47
核心提示:一、简介集散控制系统(dcs)的主要功能是对生产过程进行控制、监视、管理和决策,因此必须具有较高的可靠性,以保证工厂安全、经济地运行。 随着大型计算机系统和计算机通信网络的不断发展,可靠性问题成为一个非常重要的问题,其理论也在这种情况下不断发展和完善。 可靠性技术的研究内容大致分为四个方面:可靠性设计、
一、简介

集散控制系统(dcs)的主要功能是对生产过程进行控制、监视、管理和决策,因此必须具有较高的可靠性,以保证工厂安全、经济地运行。 随着大型计算机系统和计算机通信网络的不断发展,可靠性问题成为一个非常重要的问题,其理论也在这种情况下不断发展和完善。 可靠性技术的研究内容大致分为四个方面:可靠性设计、可靠性分析、可靠性试验和可靠性管理。

2、DCS系统的可靠性措施

在DCS系统中,采用了许多提高可靠性的技术措施。 这些技术措施基于以下四个基本思想:①使系统本身不易发生故障,即所谓的故障预防;  ② 在系统发生故障时将故障的影响降到最低,即所谓的fail-safe和failure Weakening;  ③ 当系统出现故障时,系统还能继续运行,这就是所谓的容错;  ④ 当系统出现故障时,无需停机即可进行维修,即所谓的在线维护。 基于这四个基本思想,DCS系统采用了各种可靠性措施,以减少事故的发生和由此造成的损失。

1、严格质量管理,提高系统硬件水平

为了实现DCS系统硬件的可靠性,DCS系统的制造商采取了一系列措施来提高硬件的质量,如对元器件进行严格筛选,老化元器件降额使用,充分考虑影响 参数变化,使用低功耗元件,使用噪声抑制技术等。

2、DCS系统现场设计的可靠性措施

DCS出现问题后,会出现设备无法运行或无法监控的情况,从而导致设备失控。 轻者设备停运影响经济效益,重者危及人员和设备安全。 因此,在设计中,必须根据现场的具体情况,认真考虑系统以下几点的可靠性:

(1) 动力系统

DCS系统的电源系统是其运行的基础,电源负载不应超过60%,以免电源高负荷运行。 同时,应考虑优质电源。 笔者一般采用UPS电源。 最好使用两台 UPS 互为备份。 一台发生故障后,可无扰动切换备用机,提高供电可靠性。  UPS输入电源不应使用同一母线,应根据电气厂接线使用可靠性高的不同母线段电源,以保证电气段不影响DCS系统的供电。 母线有问题。  DCS供电系统(UPS、电源柜等)在现场安装时应安装在满足无尘、无振动、防腐要求的电子设备间内。 空穴进入电源系统,造成电源短路。  DCS电源上电后,必须在UPS、配电柜等设备上悬挂“禁止设备带电运行”的告示牌,不得接入与DCS无关的负载 DCS供电系统上的系统,如维修电源、维修设备等。照明、充电设备、空调等。                                                                                                                                                                                                (2) 冗余系统
  考虑到现场需要对重要的I/O模块实施冗余,同时考虑操作员站的N:1冗余结构,避免因卡或操作员站硬件故障导致设备中断。
(3) 采取后备措施
① 手动备份

对于重要的控制回路,可以采用人工备份的方式来提高可靠性。 一旦自动控制失效,直接使用手动操作站进行操作。 此时,手动操作台直接输出4-20mA或1-5V模拟信号控制执行器或直接将设备接地操作,即可手动控制。 生产过程。
② 自动备份

自动备份是以冗余方式设置另一套或几套备份控制设备。 当处于运行状态的自动控制装置发生故障时,备用控制装置自动投入运行,维持系统的自动控制。 自动备份是冗余系统的一种形式。 冗余包括主控单元冗余、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。当运行设备发生故障时,热备设备自动无扰动运行,同时 ,不会影响故障设备的检修。
3.使系统在发生故障时处于安全状态

DCS系统自身在工作过程中不断进行在线故障检测。 一旦发现故障,将故障设备与系统隔离,不影响其他设备的正常运行。 故障发生后,会同时发出声光报警。 维修人员根据告警提示分析故障原因,尽快处理故障,避免故障扩大。 处理过程中,应采取现场技术措施,不要轻易重启CPU,以免对设备造成干扰。 如需重启CPU,需配合运营商做好防范措施。 一般情况下,DCS会在CPU复位时复位模拟输出信号。 电动方式或拔出模拟量输出卡方式(执行器具有信号保持关闭功能)。 系统正常后,将信号加到正常值,然后给执行器上电插卡。 但必须根据DCS自身的特点进行。 一些设计具有开关安全输出(开、关、保持等)。 如果在配置过程中用户选择的安全输出打开,开关将发送打开命令。
三、现场条件
1、现场环境                                                                                                                                                                                                        

DCS系统一般放置在控制室或计算机电子室。 机房要隔热、防尘,需要避免强电磁场的干扰,远离震动大、噪音大的地方。 机房净高不小于3.2m,面积不小于20m2(一台计算机及其周边设备),机房内应有电源插座。 地面应为无尘、无静电的光滑地板,地板应为高架地板,下层空间高度不小于150mm。 机房应保证室内温度在18-25℃范围内,温度变化率小于5℃/h,相对湿度在45%-70%范围内,无凝露 在任何情况下都是允许的。 空调出现故障时,室温应保持24小时内不超过厂家允许值。 以上条件需要在DCS系统上电前严格控制。 工作环境是保证设备可靠运行的基础。 如果环境要求不符合要求,DCS系统在运行过程中会受到不同程度的影响,如高温、高湿等。  、振动等都会影响DCS系统的正常运行。
2、电缆敷设
(1) 控制盘、操作台、继电器柜内部的连接线应采用铜芯聚氯乙烯绝缘电线。 需要穿过插件的连接线(或FK型开关的连接线)应使用铜芯聚(2)热电偶与冷端补偿器、恒温箱或直接与仪表连接,应选用热电偶丝延长线或与热电偶丝热电特性相匹配的补偿线。
(3)模拟输入输出信号和低电平开关信号应采用屏蔽电缆连接,信号线芯截面应大于或等于1mm2。 高电平(或大电流)开关量的输入输出信号可用普通双绞线(控制电缆)连接,但应与模拟信号和低电平开关量信号分开,并经过 线槽分开。
(4) 微弱信号和低电平信号,特别是需要抗干扰的信号(如电脑前、分相仪表转换器),不应与强电线路共用一根电缆或敷设在同一保护 管子。
(5)不同信号或不同电压等级的电缆不应敷设在同一支架内; 在同一个支架内放置时,应分类布置,必要时用隔板隔开。
(6)严禁在输油管道正上方或输气管道正上方平行敷设电缆,并在输油管道接口下方穿行。
(7) 计算机的输入、输出信号线应敷设在带盖的走线槽内,走线槽与盖板应良好接地。 单根信号电缆应敷设在钢制电缆管内,电缆管应良好接地。 电缆屏蔽层宜采用铜带屏蔽或铝箔屏蔽。
3、现场接地的常用注意事项

DCS系统对接地有严格的要求。 现场接地时,必须严格按照DCS厂家的接地规范进行接地,否则会影响DCS系统的可靠性。  DCS系统现场接地应注意以下几点:                                                                                                                                                                                

 (1) I/O机柜的电源地和UPS的电源地必须接在同一地,保证等电位。

(2) 接地线必须符合DCS厂家的要求,必须接在机柜内的专用接地螺钉上。

(3) 系统地和屏蔽地在机柜内不能合用,必须单独接至接地网。

(4) 机柜间接地不能用机柜并联螺栓代替,必须严格与地线连接。

(5) 接地应牢固可靠,汇流连接板应涂防腐漆。

(6)接地电阻符合DCS系统要求,必须严格测量。

(7)接地应严格按照DCS厂家的接地要求进行接地,不得走捷径或不按接地线径要求来图省事。  #p#页面标题#e#

DCS系统接地不符合要求,在运行过程中会出现不可预知的故障,如信号采集错误、通讯异常、计算机死机、控制失灵、保护失灵等。
  4.系统维护
  DCS系统维护总结了以下几点:
(1)定期检查DCS系统的供电情况,定期对冗余供电系统进行切换实验。 同时定期开关检查UPS电源,按要求定期对电池进行放电和充电。
(2)定期检查网络接头、连接线是否牢固,控制柜内接线端子是否牢固可靠。
(3)经常检查控制单元、I/O模块、其他模块等工作是否正常。
(4)定期检查接地是否牢固,测试接地电阻是否符合要求。
(5)定期检查控制器、计算机等的工作量,注意是否有增加。
(6)定期检查MMI硬盘,删除碎片文件。 历史文件通常由外围设备存档和备份。
(7)利用DCS系统的DPU(Distributed Processing Unit)和MMI(Man-Machine Interface)在机组检修时逐一复位,消除计算机长期运行累积的误差。
(8)DCS系统与其他系统(如MIS(计算机管理系统)、SIS(厂级监控信息系统)等)的接口,建议在网关站安装病毒防火墙 另一系统端,及时更新病毒库。 同时,及时更新操作系统的补丁,提高系统的安全性。
(9)定期检查系统风机是否正常工作,风道是否堵塞,确保系统长期可靠运行。
(10)机组停机大修时,应注意检查DPU主机卡COMS电池电量。 当因COMS电池失效导致COMS数据丢失时,应分批更换主板的COMS电池。
(11)定期检查习惯,定期检查,定期清扫,确保DCS系统运行环境清洁。                                                   

 
 
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