一 DCS系統(tǒng)概述： 分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System）簡稱DCS系統(tǒng)，又名集中分散控制系統(tǒng)（簡稱集散控制系統(tǒng)），其是集計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)，通迅技術(shù)，CRT技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的綜合性高技術(shù)產(chǎn)品，DCS通過控制操作站對(duì)整個(gè)工藝過程進(jìn)行集中監(jiān)視，操作、管理，通過控制站對(duì)工藝過程各部份進(jìn)行控制，既不同于常規(guī)儀表控制，又不同于集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，而是集中了兩者的優(yōu)點(diǎn)，克服了它們各自的不足。DCS以其可靠、靈活性，人機(jī)界面友好性及通迅的方便性等特點(diǎn)，日益被廣泛應(yīng)用。 DCS系統(tǒng)的構(gòu)成概括起來分為三部份：集中管理部份、分散控制監(jiān)視部份和通信部份。如圖： 集中管理部份又可分為操作站、工程師站和上位站計(jì)算機(jī)。操作站是由微處理器、CRT、鍵盤、打印機(jī)等組成的人機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中顯示、集中操作和集中管理。工程師站主要用于組態(tài)和維護(hù)。上位計(jì)算機(jī)用于全系統(tǒng)的信息管理和優(yōu)化控制。分散控制監(jiān)測部份按功能可分為現(xiàn)場控制站和現(xiàn)場監(jiān)測站。現(xiàn)場控制站是由一個(gè)微處理器、存儲(chǔ)器、I/O輸入輸出板、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部總線、電源和通信接口等組成，可以控制多個(gè)回路，具有較強(qiáng)的運(yùn)算能力和各種控制算法功能，可自主地完成回路控制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)分散控制。現(xiàn)場監(jiān)測站或叫數(shù)據(jù)采集裝置也是微計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是采集非控制變量以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將采集的過程信息經(jīng)過高速數(shù)據(jù)通路送到上計(jì)算機(jī)、控制站和監(jiān)測站等各個(gè)部份，完成數(shù)據(jù)、指令及其他信息的傳遞。DCS是一個(gè)以微機(jī)為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以根據(jù)控制對(duì)象任意組合，為連續(xù)或間隙過程提供任意組合的分散控制，其主要特點(diǎn)如下： 1．控制功能多樣化：DCS的最低級(jí)為現(xiàn)場控制站或現(xiàn)場控制單元，一般都具有幾十種運(yùn)算控制算法或其他數(shù)學(xué)和數(shù)字邏輯功能，如四則運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、前饋、超前控制、PID控制、自適應(yīng)控制和滯后時(shí)間補(bǔ)償?shù)龋€有順序控制和各種聯(lián)鎖保護(hù)、報(bào)警功能。根據(jù)控制對(duì)象的不同要求，把這些功能有機(jī)組合起來，能方便地滿足系統(tǒng)的要求。 2．操作簡便：DCS各級(jí)都配備了靈活且功能強(qiáng)的人機(jī)接口。操作只通過CRT可以對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行集中監(jiān)視，通過各種功能鍵實(shí)現(xiàn)各種操作功能。打印機(jī)可以打印各種需要的信息及報(bào)表。 3．系統(tǒng)便于擴(kuò)展：DCS的設(shè)計(jì)是根據(jù)不同規(guī)模的工程對(duì)象進(jìn)行的，部件設(shè)計(jì)采用積木式的結(jié)構(gòu)，以模塊、模板箱及控制柜和站等為單位，逐步增加。用戶通過通迅鏈路可以方便地從單臺(tái)數(shù)字調(diào)節(jié)器或過程控制站擴(kuò)展成小系統(tǒng)，或?qū)⑿∠到y(tǒng)擴(kuò)展成中規(guī)模或大規(guī)格系統(tǒng)。DCS設(shè)置有工程師站或工程師鍵盤，系統(tǒng)工程師根據(jù)控制對(duì)象可生成需要的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 4．維護(hù)方便：DCS的設(shè)計(jì)是按照標(biāo)準(zhǔn)化、積木化、系統(tǒng)化進(jìn)行的，積木式的模板功能單一，便于裝配和維修更換，系統(tǒng)配置有智能的自動(dòng)故障檢查診斷程序和再啟動(dòng)功能，維修非常方便。 5．可靠性高：DCS是監(jiān)視集中而控制分散，故障影響面小，并且在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮到有聯(lián)鎖保護(hù)功能、自診斷功能、冗余功能、系統(tǒng)故障人工手運(yùn)控制操作措施等，使系統(tǒng)可靠性大大提高。 6．便于與其他計(jì)算機(jī)聯(lián)用：DCS配備有高、中、低不同速率和不同模式的通迅接口，可方便地與個(gè)人計(jì)算機(jī)或其他大型計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，組成工廠自動(dòng)化綜合控制和管理系統(tǒng)。隨著DCS系統(tǒng)向開放系統(tǒng)發(fā)展，在符合開放系統(tǒng)的各制造廠產(chǎn)品間可以相互連續(xù)、相互通信和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，第三方的應(yīng)用軟件也能在系統(tǒng)中應(yīng)用，從而使DCS進(jìn)入了更高的階段。 二 DCS系統(tǒng)故障診斷 DCS系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的廣泛應(yīng)用，使可靠性、穩(wěn)定性問題更加突出，也使人們對(duì)整個(gè)系統(tǒng)要求越來越高，人們希望DCS系統(tǒng)盡量少出故障，又希望DCS系統(tǒng)一量出現(xiàn)故障，能盡快診斷出故障部位，并盡快修復(fù)處理，使系統(tǒng)重新工作。為了便于分析、診斷DCS系統(tǒng)故障發(fā)生部位和產(chǎn)生原因，現(xiàn)把故障分為以下幾類來進(jìn)行論述。 1．現(xiàn)場儀表設(shè)備故障： 現(xiàn)場儀表設(shè)備包括與生產(chǎn)過程直接聯(lián)系的各種變送器、各種開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、負(fù)載及各種溫度的一此元件等。現(xiàn)場儀表若發(fā)生故障，直接影響DCS系統(tǒng)的控制功能及操作人員對(duì)工藝參數(shù)的監(jiān)視，從而給工藝操作帶來一定困難。在目前的DCS控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，這類故障占絕大部份，這類故障一般是由于儀表設(shè)備本身的質(zhì)量和壽命所致。對(duì)這類故障比較直觀，在判斷和處理上也相對(duì)容易，在處理按常規(guī)儀表的處理方法一般不會(huì)有什么問題。對(duì)這類故障的處理要求維護(hù)人員對(duì)常規(guī)儀表的故障處理比較熟練，以保證故障處理的及時(shí)性及準(zhǔn)確性。由于這類故障屬于單點(diǎn)故障，對(duì)工藝影響不大，維護(hù)人員對(duì)DCS系統(tǒng)知識(shí)的要求不高，只須按常規(guī)儀表處理即可。 2．系統(tǒng)故障： 這是影響系統(tǒng)運(yùn)行的全局性故障，系統(tǒng)故障可分為固定性故障和偶然性故障。如果系統(tǒng)發(fā)生故障后可重新啟動(dòng)使系統(tǒng)恢復(fù)正常則可認(rèn)為是偶然性故障。相反若重新啟動(dòng)后不能恢復(fù)正常而需要更換硬件或軟件系統(tǒng)才能恢復(fù)則認(rèn)為是固定性故障。這種故障一般是由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)或系統(tǒng)運(yùn)行年限較長所致。 3．硬件故障： 這類故障主要指DCS系統(tǒng)中（I/O模塊）損壞造成的故障。這類故障一般比較明顯且影響也是局部的，它們主是由于使用不當(dāng)或使用時(shí)間較長，模塊內(nèi)元件老化所致。 4．軟件故障： 這類故障是軟件本身所包含的錯(cuò)誤所引起的。軟件故障又分為系統(tǒng)軟件故障和應(yīng)用軟件故障。系統(tǒng)軟件是DCS系統(tǒng)所帶來的，若設(shè)計(jì)考慮不周，在執(zhí)行中一但條件滿足就會(huì)引發(fā)故障，造成停機(jī)或死機(jī)等現(xiàn)象。此類故障并不常見，應(yīng)用軟件是用戶自己編定的，在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于應(yīng)用軟件工作復(fù)雜，工作量大，因此應(yīng)用軟件錯(cuò)誤幾乎難以避免，這就要求在DCS系統(tǒng)調(diào)試及試運(yùn)行中十分認(rèn)真、仔細(xì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決。 5．操作使用不當(dāng)造成故障： 在實(shí)際運(yùn)行操作中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)DCS系統(tǒng)某功能不能使用或某控制部份不能正常工作，但實(shí)際上DCS系統(tǒng)并沒有故障，而是操作人員操作不熟練或操作錯(cuò)誤所引起的。這對(duì)于初次使用DCS系統(tǒng)的操作工較為常見。 DCS系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，正確分析和診斷故障發(fā)生的部位和原因是當(dāng)務(wù)這急，故障的診斷是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、根據(jù)發(fā)生故障的環(huán)境和現(xiàn)象來確定故障的部份和原因。根據(jù)平時(shí)在工作中對(duì)系統(tǒng)故障處理的經(jīng)驗(yàn)和方法，對(duì)DCS系統(tǒng)故障診斷可按下述步驟來進(jìn)行： （1） 是否為使用不當(dāng)引起的故障。這類故障常見的有供電電源故障、端子接線故障、模塊安裝錯(cuò)誤、現(xiàn)場操作錯(cuò)誤等。 （2） 是否為DCS系統(tǒng)操作錯(cuò)誤引起的故障。這類故障常見的有某整定參數(shù)整定錯(cuò)誤、某設(shè)定狀態(tài)錯(cuò)誤造成的。 （3） 確認(rèn)是現(xiàn)場儀表設(shè)備故障還是DCS系統(tǒng)故障。若是現(xiàn)場一次儀表故障，修復(fù)相應(yīng)現(xiàn)場儀表或更換一次儀表。 （4） 若是系統(tǒng)故障，應(yīng)確認(rèn)是硬件故障還是軟件故障。 （5） 若是硬件故障，則找出相應(yīng)硬件部位，修復(fù)或更換硬件模塊。 （6） 若是軟件故障，還應(yīng)確定是系統(tǒng)軟件故障還是應(yīng)用軟件故障。 （7） 若是系統(tǒng)軟件有故障，可重啟動(dòng)看是否能恢復(fù)正常或重新裝載系統(tǒng)軟件，重新啟動(dòng)后若不能恢復(fù)則與系統(tǒng)管理人員或系統(tǒng)廠家聯(lián)系解決。 （8） 若應(yīng)用軟件故障，可檢查用戶編寫的程序和組態(tài)的所有數(shù)據(jù)，找出故障原因。 （9） 利用DCS系統(tǒng)的自診斷測試功能。DCS系統(tǒng)的各部份的設(shè)計(jì)有相應(yīng)的自診斷功能，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一定要充分利用這一功能來分析和判斷故障的部位和原因。 在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)DCS系統(tǒng)故障要根據(jù)實(shí)際情況去分析和判斷。在實(shí)際使用過程中，現(xiàn)場常見的系統(tǒng)硬件故障一般包括如下幾方面： （1） 系統(tǒng)模塊和元件故障，可能產(chǎn)生的原因是元器件質(zhì)量不良、使用條件不當(dāng)、調(diào)整不當(dāng)、錯(cuò)誤的接線引入不正常電壓而形成的短路等。有時(shí)由于現(xiàn)場環(huán)境的因素，如溫度、濕度、灰塵、振動(dòng)、沖擊、鼠害等原因也會(huì)造成系統(tǒng)硬件故障。 （2） 線路故障：可能產(chǎn)生的原因是，電纜導(dǎo)線端子、插頭損壞或松動(dòng)造成接觸不良，或因接線錯(cuò)誤、調(diào)試中臨時(shí)接線、折線或跨接線不當(dāng)，或因外界腐蝕損壞等。 （3） 電源故障：可以產(chǎn)生的原因是供電線路事故，線路負(fù)載不匹配可引起系統(tǒng)或局部的電源消失，或電壓波動(dòng)幅度超限，或某元件損壞，或誤操作等產(chǎn)生電源故障。 軟件故障包括：（1）程序錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)、編程和操作都可能出現(xiàn)程序錯(cuò)誤，特別是聯(lián)鎖、順控軟件，不少問題是由于工藝過程對(duì)控制的要求未被滿足而引起的。 （2）組態(tài)錯(cuò)誤：設(shè)計(jì)和輸入組態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，這可以調(diào)出組態(tài)數(shù)據(jù)顯示進(jìn)行檢查和修改。 由于DCS系統(tǒng)的都帶有自診斷程序，系統(tǒng)能及時(shí)對(duì)掛在總線上或網(wǎng)絡(luò)上的各回路及功能模塊進(jìn)行周期診斷。通過診斷，如發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，其內(nèi)容就被編成代碼或相應(yīng)的故障提示，經(jīng)由總線的操作站傳遞信息，從而在CRT上顯示和報(bào)告故障發(fā)生的位置。通過CRT了解故障情況后，應(yīng)進(jìn)一步通過機(jī)柜里插卡或者模塊上的一系列發(fā)光二極管的顯示狀態(tài)，查詢不正常狀態(tài)的故障內(nèi)容。插卡或模塊外部的故障則要逐步檢查分析。常用的故障判斷方法有： （1） 直接判斷法：根據(jù)故障現(xiàn)象，范圍、特點(diǎn)以及故障發(fā)生的記錄直接分析判斷產(chǎn)生的原因和故障部位，查出故障。 （2） 外部檢查法：對(duì)一些明顯的有外部特征的故障，通過外部檢查，判斷故障部位，如插頭松動(dòng)、斷線、碰線、短路、元件發(fā)熱燒壞、虛焊、脫焊等。有的故障，特別是暫時(shí)性故障，可以通過人為搖動(dòng)，敲擊來發(fā)現(xiàn)故障。 （3） 替換對(duì)比法：對(duì)有懷疑的故障部件，用備件或同樣的插卡或模塊進(jìn)行替換，或相互比較，但要注意，替換前，要先分析排除一些危害性故障，如電源異常、負(fù)載短路等引起元件損壞的故障，若不先排除，則替換上的插件或模塊會(huì)繼續(xù)損壞。 （4） 分段查找法：當(dāng)故障范圍及原因不明時(shí)，可對(duì)故障相關(guān)的部件、線路進(jìn)行分段，逐段分析檢查、測試和替換。 （5） 隔離法：可以分段查找法相配合，將某些部位或線路暫時(shí)斷開，觀察故障現(xiàn)象變化情況，逐步縮小懷疑對(duì)象，最終查出故障部位，進(jìn)行處理或更換。