DCS系统的管理和维护

下列对 DCS系统的日常管理和维护进行简要介绍，希望对大家有所帮助。内容可能比较多和杂。

    DCS是分布式控制系统的英文缩写（DistributedControl System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。

    DCS系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等技术。

其基本思想是分散控制,集中操作,分级管理,配置灵活,组态方便 DCS系统主要有现场控制站（I/O站）、数据通讯系统、人机接口单元（操作员站OPS、工程师站ENS）、机柜、电源等组成。系统具备开放的体系结构，可以提供多层开放数据接口。

    硬件系统在恶劣的工业现场具有高度的可靠性、维修方便、工艺先进。底层的软件平台具备强大的处理功能，并提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高级控制算法的支持能力；易于组态，易于使用。支持多种现场总线标准以便适应未来的扩充需要。

与常规控制仪表相比较：

优点：控制功能齐全，可实现复杂控制、最优控制，便于信息的综合和分析。

存在问题：危险集中,性能问题：单机负荷过载,开发周期长。

解决方法：选用高可靠性能的计算机,引入双重化，增加冗余。

一、系统维护人员职责

1. 负责DCS系统的系统软、硬件维护工作，确保DCS系统可靠地运行，保障生产过程的安全、稳定。

2. 协调并参与做好DCS的组态、控制方案的实现，以及系统的硬件连接、操作系统的安装和DCS系统调试工作。

3. 负责与DCS厂商进行技术沟通，学习DCS系统的使用、维护和管理技术，充分发挥DCS系统的作用；根据工艺生产的要求，健全完善DCS系统的控制及管理功能。

4. 指导操作人员进行DCS系统操作，解决操作人员操作中的问题；接到操作人员的请求后，立即做出响应并解决问题。

5. 做好DCS的日常、定期的巡检和维护工作；主动及时的发现系统的问题和隐患，查找原因并有效的解决，遇到疑难问题不能处理时，需及时咨询DCS厂商协调处理。

6. 负责系统运行参数修改、备份工作，避免出现任何数据损坏或丢失事件。

7. 做好DCS系统软、硬件的有效备份工作。

8. 负责DCS系统的启动和停止工作。

9. 负责操作员口令的设置与修改工作。

10. 制定DCS系统的维护及管理规定。

二、维护管理指导

1. 控制室维护管理

（1）制定机柜室、操作室管理规定。对机柜室、操作室的卫生环境保持、进出人员管理、操作员操作管理、维护人员维护管理加以详细规定。

（2）控制室除维持适当的温度和湿度外，还要做好防水、防尘、防腐蚀、防干扰、防鼠防虫、避免机械震动等工作。

2. 计算机(操作站、工程师站、服务器站)维护管理

（1）随时提醒操作人员文明操作，爱护设备，保持清洁，防水防尘。

（2）禁止操作人员退出实时监控；禁止操作人员增加、删改或移动计算机内任何文件或更改系统配置；禁止操作人员使用外来存储设备或光盘。

（3）尽量避免电磁场对计算机的干扰，避免移动运行中的计算机、显示器等，避免拉动或碰伤连接好的各类电缆。

（4）计算机应远离热源，保证通风口不被它物挡住。

（5）严禁使用非正版的操作系统软件（非正版操作系统软件指随机赠送的OEM版和其它盗版软件）；严禁在实时监控操作平台进行不必要的多任务操作，运行非必要的软件；严禁强制性关闭计算机电源；严禁带电拆装计算机硬件。

（6）注意操作站（工程师站）计算机的防病毒工作，做到：

  不使用未经有效杀毒的可移动存储设备（如：移动硬盘、U盘等）；

  不在控制系统网络上连接其它未经有效杀毒的计算机；

  不将控制网络联入其它未经有效技术防范处理的网络等。

（7）操作站、工程师站、服务器等计算机设备如果需重新安装软件，必须按照DCS厂家要求开展。

（8）正常运行时，关闭计算机站（操作站、工程师站、服务器站）柜门。

3. 控制站维护管理

（1）控制站(主控卡)的任何部件在任何情况下都严禁擅自改装、拆装。

（2）在进行例行检查与改动安装时，避免拉动或碰伤供电、接地、通讯及信号等线路。

（3）卡件维护时必须戴上防静电手镯。

（4）正常运行时，关闭控制柜柜门。

4. 系统软硬件、系统组态文件、控制及运行参数的备份管理

（1）以下备份工作须在本计算机硬盘上进行备份，同时要求在U盘、光盘或其他计算机上进行备份，备份前需做好更新记录或更新说明：

对操作员没有权限修改的控制参数（PID参数、调节器正反作用等）、控制变量、工艺参数等数据进行备份。

对组态文件及组态子目录文件（组态文件、流程图文件、控制算法文件及报表文件等）等组态文件进行备份。

如有对异系统的通讯，应对通讯协议、通讯方案、通讯地址等数据及有关文件进行备份及存档。

（2）需对接线图纸、安装图纸等设计资料及交工资料等资料进行存档保管。

（3）计算机需要安装的各种软件需在本地计算机的硬盘上进行备份，如操作系统软件、DCS系统组态及监控软件、驱动软件等等，做好版本标识并编写安装说明。

（4）了解系统的记录周期，并根据工艺生产的要求对操作记录、报警记录、历史趋势等生产运行记录做到不遗漏的定期备份，刻制光盘后做好标识并交有关人员保管。

（5）做好备品备件的保管工作，需要保证系统软件、硬件备品备件的及时性、有效性（保证在实际运用时能及时到位，并且性能良好）。

5. 维护注意事项

（1）清洁时不能用酒精等有机溶液清洗。

（2）维护时避免拉动或碰伤供电、接地、通讯及I/O信号线路。

（3）锁好系统柜、仪表柜及操作台等柜门，避免非系统维护人员打开。

三、  日常巡检指导

每日巡视DCS系统工作，实时掌握DCS系统的运行情况：

1. 向操作人员了解DCS运行情况，及时解决操作人员的疑难问题。

2. 查看DCS系统故障诊断画面，检查是否有软硬件故障及通讯故障等提示，查阅DCS故障诊断记录。

3. 检查操作室与机柜室的环境及空调设备的运行情况。

4. 打开系统柜、仪表柜、操作台等柜门检查系统硬件指示灯及通讯指示灯有无异常。

5. 检查有无老鼠、害虫等活动痕迹。

6. 做好每日的巡检维护记录。

四、  定期巡检指导

1. DCS的定期检查

DCS投运正常后，应定期对其进行检查，以确保整个系统能够长时间持续正常工作。定期检查可使用专门的“DCS定期巡检记录表”，作为DCS的维护与使用的主要记录，其检查的主要内容如下：

2. 控制室环境检查

（1）检查照明情况、抗干扰情况、振动情况、温度与湿度情况、空调设备的运行情况，并应特别注意检查控制机柜内部的卡件等电子设备有无出现水珠或者凝露。

（2）检查有无腐蚀性气体腐蚀设备，与过多的粉尘堆积的现象。

（3）每星期至少进行一次定期检查，并做好定期巡检记录。

3. 控制站、操作站定期检查

（1）检查计算机、显示器、鼠标、键盘等硬件是否完好；

（2）检查系统实时监控工作是否正常，包括数据刷新、各功能画面的操作是否正常；

（3）检查故障诊断画面，查看是否有故障提示；

（4）向操作人员了解DCS运行及工艺生产情况，为以后控制方案优化提供依据；

（5）系统在运行一定时间后，应及时的备份或清理历史趋势和报表等运行历史文件；

（6）打开系统柜、仪表柜、操作台等检查系统有无硬件故障（FAIL灯亮）及其他异常情况；

（7）检查各机柜电源箱是否工作正常，电源风扇是否工作，5V、24V指示灯是否正常；

（8）检查系统接地（包括操作站、控制站等）、防雷接地装置是否符合标准要求；

（9）定期清除积累的灰尘以保持干净、整洁。

（10）以上检查内容每星期至少定期进行一次，并做好定期巡检记录。

（11）当操作站运行一定时期后（通常三个月），请用操作系统提供的磁盘整理程序整理硬盘。

4. DCS网络定期检查

（1）检查各操作站网卡指示灯状态是否正常；

（2）检查所有主控卡、数据转发卡、I/O卡件等卡件的通讯指示灯是否正常；

（3）检查集线器、交换机通讯指示灯是否正常；

（4）检查各通讯接头连接是否可靠正常；

（5）检查监控软件的“故障诊断”画面中是否有提示通讯故障，“诊断信息”中是否有通讯故障的记录；

（6）建议DCS网络的检查每个月进行一次。定期检查可使用“故障诊断”软件。　

五、  大修期间维护指导

1. 大修期间对DCS系统应进行彻底的维护，内容包括

（1）系统停电检修，包括彻底的灰尘清理，改接线等内容。

（2）对于在日常巡检，定期巡检中发现而不能及时处理的问题进行集中处理，如系统升级，组态下载等。

（3）系统在检修前应对DCS系统组态进行备份，并对系统运行参数（如PID等）进行上载和备份。

（4）在检修期间更改组态、控制及联锁程序，必须组织工艺、设备、电气和仪表相关负责人共同参与联锁调试，并形成联锁调试记录。

（5）检修期间应检查供电和接地系统是否符合要求。

（6）及时做好大修期间DCS维护记录。

2. 大修期间系统维护步骤

第一步：检查校对备份

检查软件备份，组态文件备份、控制及工艺数据等备份是否正确、齐全。

第二步：按如下顺序切断电源

（1）每个操作站依次退出实时监控及操作系统后，关闭操作站工控机及显示器电源；

（2）逐个关闭控制站电源箱电源；

（3）关闭各个支路电源开关；

（4）关闭不间断电源（UPS）开关；

（5）关闭总电源开关。

第三步：进行DCS停电维护

（1）操作站、控制站停电吹扫检修。包括工控机内部，控制站机笼、电源箱等部件的灰尘清理。

（2）针对日常巡检、定期巡检中发现而不能及时处理的故障进行维护及排除。

（3）仪表及线路检修：包括供电线路、I/O信号线、通讯线、端子排、继电器、安全栅等。确保各仪表工作正常，线路可靠连接，标识清晰正确。

（4）接地系统检修。包括端子检查、各操作站（工控机、显示器）接地检查、各控制站（电源、机笼）接地检查、对地电阻测试。

第四步：现场以及DCS的各项维护工作完成后，检查确认以下各项重新上电条件是否满足

（1）首先应联系工艺、电气、设备、仪表等专业共同确认是否满足DCS系统的上电条件。

（2）确认电气提供的总电源符合要求后，合上供电总断路器，并分别检查输出电压。

（3）合上配电箱内的各支路断路器，分别检查输出电压。

（4）若配有UPS或稳压电源，检查UPS或稳压电源输出电压是否正常。

第五步：系统上电及测试

（1）启动工程师站、服务器站、操作站、同时将系统各电源箱依次上电检查。

（2）检查各电源箱是否工作正常，电源风扇是否工作，5V、24V指示灯是否正常。

（3）检查各计算机的系统软件及应用软件的文件夹和文件是否正确；硬盘剩余空间无较大变化，并通过磁盘表面测试。

（4）将修改后的组态进行编译下载。

（5）从每个操作站实时监控的故障诊断中观察是否存在故障。

（6）打开控制站柜门，观察卡件是否工作正常，有无故障显示（FAIL灯亮）。

（7）供电冗余测试

分别开通冗余交流~220VAC总进线的一路，其他交流供电回路失电，但系统应仍然可以正常工作。

分别开通冗余直流电源一路，关闭其他直流电源，测量每一机笼（架）母板电源端子上5V、24V的电压。

（8）通信冗余测试：分别接通各冗余通讯线的其中一路通讯线（其他通讯线脱开），利用下载组态功能测试是否正常，如均正常则表明通讯网络正常。

（9）卡件冗余测试：通过带电插拔互为冗余的卡件，检查冗余是否正常。

注意：如果拨出冗余的主控卡、数据转发卡的其中一块并插回后，须等数据拷贝完成后才可拨另一块冗余卡，否则在生产过程中会造成严重后果。

第六步：控制、工艺参数检查

（1）校对各个已经成功运行过的控制、工艺参数（因组态修改下载，部分参数可能出现混乱现象，需重新输入）。

（2）对现场仪表（变送器、调节阀等）更换过的控制回路、新增加的控制回路（程序），其参数需要重新整定及并进行调试。

六、  故障处理指导

1. 通信网络故障

（1）通信接头接触不良会引起通信故障，确认有该故障发生后，可以利用专用工具重做接头。

（2）由于各通信单元有地址设置，通信维护时，确认网卡、主控卡、数据转发卡的地址设置是否正确。

2. 现场设备故障

操作人员应将自控回路切为手动，阀门维修时，应起用旁路阀。

3. 系统出现I/O卡件故障时

（1）应将相应控制回路、控制程序、联锁立即切手动，并由系统维护人员立即更换故障卡件，确认故障消除后方方可再次将系统投入自动。

（2）卡件更换前，应将地址、配电、冗余等开关或跳线拨到原卡件位置。

（3）对于非冗余的输出卡件故障，故障卡对应的阀门、设备等在DCS端无法操作，需通知现场操作人员进行现场操作，待故障排除后方可进行DCS操作。

4. 在工厂供电系统出现异常中断时，应根据工艺要求，处理好动设备、阀门等仪表设备后，按系统断电步骤给DCS断电。

5. 当控制系统出现故障导致系统瘫痪（此情况甚少）时，需预先制定事故预案。

七、  组态修改及下载指导

1. 组态修改基本原则

组态文件修改之前必须对当前组态文件进行备份，以备紧急恢复使用。组态文件的修改必须在工程师站进行。

2. 生产过程中的组态修改

在生产过程中，因各种原因需要对DCS组态进行修改，以达到良好地监控效果，在修改过程中需对修改内容进行有效区分：

（1）仅增加或修改总貌（或流程图、报表、趋势页、控制分组、数据一览、用户权限、二次计算、语音报警、操作小组、自定义键）、修改位号单位（或位号注释）等操作，在完成上述操作后，传送至各操作站。

（2）增加或删除卡件、增加或删、改位号或修改位号量程（或报警信息），则需要进行下载。

对卡件、位号的修改不涉及控制程序，则可在工艺装置处于生产状态时进行下载工作；如涉及控制程序，则需将相关控制程序停用（如联锁取消、自动切为手动）后，方可进行下载工作。

（3）进行了控制程序的修改，则需要进行组态下载工作。

需将涉及该控制程序的所有控制程序停用（如联锁取消、自动切为手动）后，方可进行下载工作。

（4）对某控制站增加或减少了机笼，必须在工艺装置处于停车状态下进行，严禁在工艺装置处于生产状态时进行组态修改、下载工作。重要一点，若在现有卡件地址中间或者在现有自定义位号中间增加，删除内容，在线下载会引起大量数据不一致，应予避免杜绝。

3. 生产过程中下载时注意事项

（1）在线下载应选择生产平稳的时机，并避开顺控切换、累积量精确计量等时序，下载前确认重要联锁切除，重要回路暂切为手动操作。

（2）下载时必须将控制程序及控制回路全部切到手动；切除联锁。

（3）组态文件修改下载前、后，均应对修改的内容进行相应的验证，确保其正确性。

（4）组态下载后，须及时传送组态以保证各操作站工程师站的组态保持一致。

（5）生产过程在线下载的操作流程：

用更改完成的新组态替换现场工程师站运行目录上的组态。

打开二次计算软件，再退出，组态编译通过后，启动实时监控软件。

与相邻的操作员站对比修改前后的软件界面数据，调节回路开度、PID 参数、调节器正反作用，确认无误后再进行下一步。

联系工艺操作人员解除界面上本系统联锁，以确保联锁不会误动作，并将调节回路切为手动，重要仪表、电气设备，切换到现场操作。

下载组态。下载完成后及时为新修改增加的方案设定初值。

联系工艺操作人员对新修改增加的方案进行测试。

工艺员确认流程图上PID参数、温度、液位、压力等显示正常，确认无误后，准备投入联锁，恢复调节回路自动控制，现场操作人员撤离。

下载完毕，各方确认。

4. 非生产状态下的更改与下载

（1）如组态更改较多，不符合在线下载的规定时，可以在工艺停车时修改下载。

（2）下载后必须立即对程序给予调试，检查确认各程序、阀位、参数是否正常，检查确认无误后方可再次开车。

八、  系统升级指导

注意事项：

（1）升级前必须备份原组态、参数。

（2）升级时工艺生产必须处于停车状态，并严格按相关升级说明书操作。

（3）升级后必须检查、确认各控制回路、参数等是否正常。

（4）必须及时将新版本的软件及安装说明拷贝到各升级后的计算机；删除各计算机硬盘上原有的的软件备份；老版安装光盘必须销毁或标识作废。

九、UPS维护指导

大多数企业UPS由电气来管理,DCS人员只作配合。

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