浅析DCS系统的安装调试及故障判断

秦帅

（中国能源建设集团华北电力试验研究院有限公司天津300012）

摘要：DCS系统是仪表自动化的核心，是生产正常的有力保证。本文详细介绍了DCS系统的仪表柜安装以及仪表柜内卡件、模块、元器件和配线、接线及接地系统的安装，最后阐述了调试的步骤、具体要求，分析了DCS系统的故障判断。

关键词：DCS系统；安装；调试；故障分析与判断

DCS系统以其操作方便、可靠性高、控制功能多样化、人机界面友好等诸多优点广泛用于自控点多、工艺复杂的大型工厂。控制系统是整个工艺自控系统的核心，是仪表技术人员和OCC操作人员的双眼。它把微机技术、控制技术、图像技术整合在一起，形成了独具特色的集监控、管理、设置和操作于一体的新兴自控系统，目前在国民经济和工厂等诸多领域都得到了广泛的应用。

一、DCS系统的安装

1.1仪表柜的安装

（1）柜体的制作。在安装仪表柜前要做好槽钢底座。在制作槽钢底座时，一般是由仪表工和焊工协同完成。仪表工根据设计院给出的图纸，来制定底座的长、宽、高及其固定位置与周围墙壁的距离。数据确定后，由焊工划线下料，并进行焊接。焊接完毕后，应把焊渣或毛刺磨平，然后用水平尺找平，并与预埋件焊在一起，最后用水泥抹平。（2）仪表柜的验收和摆放。对于仪表柜的装运，最稳妥的方法是用起重机进行装卸，要放置平稳，且运输要平缓。搬运时要防止柜体受到外力破坏。按照招标的材料表，逐一检查仪表柜的元器件，并关门锁好。摆放之前，要用水平尺、直角尺重新校对测量，符合设计要求后，方可落座。然后，在柜与柜之间用手钻打口，并用螺丝拧紧固定。最后，在柜体内部与底座接触的部分焊上几下（不用焊死），这样不仅可以增加柜体的牢固性，而且可以确保柜体可靠接地。待收拾完毕后，单独为仪表柜配锁，与仪表无关的人员禁止入内。

1.2仪表柜模块、卡件的安装

安装之前，工作人员或厂家首先应进行静电放电，然后佩戴专业手套来安装模块、卡件、24V电源、通信电缆和硬盘，并保证各通信电缆的插头以及卡件插好、固定。安装完毕后，测量元器件对仪表屏蔽的接地电阻值是否符合规定，并在每个卡件和模块的标签上做好标识。

1.3DCS系统的配线（包括放线）和接线

仪表放线看似简单，但却是个关键问题。放线工作一般包括2个方面：一是现场智能仪表到仪表配电室的放线；二是仪表配电室继电器柜到MCC配电柜的放线。放线时需要留有2～3名OCC仪表技术人员，现场要按照放线的距离留有多名熟悉工艺和安装位置的仪表技术人员和工艺操作人员，并在仪表负责人和工艺负责人的协同领导下，一起完成整个放线工作。仪表的接线是另外一个重要环节。现场接线时，配线人员只需和接线人员做好校线工作，约定好导线的正负极，并紧固好仪表线，就基本不会出现问题。而仪表配电室的接线比较复杂，首先要多找几个具有DCS接线经验的仪表技术人员参加工作，并且要做到细心、稳妥。其次，接线要分组进行，一般是两两一对，互相配合。另外，还要有其他工作人员专门为各组准备材料，例如为每组打线号，并为每组分配线号管等。再次，要注意接线之前一定要把镀锌板放在地面上。仪表配电室内各仪表电缆的配线应整齐、平行、美观，避免交叉、跨越以及电缆配线时产生应力。最后，要佩戴防静电手套进行接线，并严格校线工作。

1.4DCS系统的接地要求

仪表装置容易受到外界电磁的干扰及雷电的袭击，致使仪表精度和测量的准确性降低，严重时甚至使系统瘫痪。所以，做好DCS系统的接地工作十分重要。DCS系统的接地由工作接地和保护接地组成。在接线时，需要把每根仪表电缆的屏蔽线做成麻花状，然后多股拧在一起放在铜线鼻里进行压接，并固定在仪表柜上，这种接地方式就是保护接地。值得注意的是，每个仪表柜之间也应用不同半径的铜质导线进行跨接，且接地电阻要小于4Ω。而在室外挖沟，每隔一段距离打入镀锌管并用扁钢焊接在一起组成接地网的方式，就是DCS系统本身专用的工作接地。仪表的工作接地要与电气的接地保持一定的距离，不要太近，以免强电对仪表系统造成危害。在工作接地结束后，要用摇表检测接地电阻（小于10Ω）。

二、DCS系统的调试

仪表在调试之前，一定要检查导线绝缘电阻和UPS的供电情况。当条件符合后，DCS的CPU和控制块等仪表回路才能上电开机，在调试的过程中，千万注意电气的强电别反向送电给DCS的控制模块，如电气和仪表的连接线接错，容易发生反向送电故障，反向送电的时候，电压会先作用在仪表柜的继电器上，可以看到继电器的灯变成黄色并发闪，伴有关合的声音，这时应该赶快切断电源，如还来不及，可以带着手套拔下继电器。

调试的时候最好电脑控制室仪表1人，现场若干人（有工艺相关人员配合，迅速找到设备），每人手里拿着对讲机。调试应该是有针对性的，如果现场仪表已经安上，通过OCC显示完全可以判断出哪个仪表点有故障，发现哪个有故障，立即记录，并让其他仪表人员去检查故障。另外，DCS系统内部有调试的软件，通过软件来检查线路的通断等故障，比用万用表更快、更准。

在每个单独的仪表点调试正常后，应对液位联锁、压力联锁等控制一个个地进行调试，看看是否符合预先的要求，在联锁调试前，一定要和工艺人员联系好，以免不必要的损失和人身伤害。调试的过程中，一般正好是工艺进行水连运调试，维修人员甚至几夜不合眼，所以一定要配置好人员的作业和休息，不能连续作业，否则会影响调试的质量和效率，甚至造成设备和人员损伤。

三、DCS系统的故障分析

DCS系统故障包括软件故障和硬件故障。软件故障是指因组态失误或不正确而衍生的各种故障。OCC操作人员的工艺操作参数设置错误及误操作，计算机操作系统和DCS软件发生冲突不兼容，以及计算机内存、CPU或硬盘破坏而造成DCS软件的不正常运行、显示异常和功能丧失，均属于DCS系统的软件故障。一般来说，系统调试正常后，软件问题很少发生，除非是工艺人员和仪表技术人员不熟悉，才会造成故障判断错误。硬件故障是指仪表实际元器件的故障，如CPU模块加电击穿、AO模块烧坏等。导致硬件故障的原因通常有电源电压波动、温度过高和质量问题。故障实例分析：（1）故障描述。某化工厂制氢车间的一个管道上，安有热电偶TT01和调节阀TCV01构成的调节系统，为了方便现场操作，热电偶旁安装了双金属温度计TI01，OCC和现场操作人员近期反应电脑显示与现场显示不符，OCC显示比现场显示要低10°左右。（2）分析与判断。仪表人员首先在OCC室的电脑上查看了PID（比例、积分、微分控制）的设置，没有发现任何问题。到现场再检查自动调节阀的开度与电脑设定的开度是否一致，也没有发现问题。证明DCS系统和自动阀没有毛病，因此判断问题一定发生在热电偶上。用万用表测量热电势值，对照相应温度表，确定温度相符，于是怀疑热电偶的套管里进入了赃物或水。与工艺人员协商停车后，拆卸发现热电偶保护套管内有污垢和灰尘（检修时不小心进去的），致使热量不能很好地传递到热电偶的测量元件上，从而导致温度产生一定的偏差。（3）解决方法。首先，用水洗干净热电偶，再用仪表气源吹干；然后，把热电偶放在烘箱内烘干；最后，进行安装。重新安装时，要注意补偿导线的接线要求。

四、结语

DCS系统的安装、调试要根据规范和设计要求来实现。此外，仪表材料的招标以及后续的仪表验收工作对于DCS的安装和调试，起着举足轻重的作用。DCS系统的安装、调试和故障分析不是单个孤立的作业，需要机电仪技术人员和工艺人员协同配合完成，同时要做好安装调试后的检验工作。正确的对安装和彻底的调试为日后的维护打下了良好的基础。

参考文献：

［1］孙金国.关于热电厂DCS系统安全和可靠性分析［J］.黑龙江科技信息，2015（3）

［2］戴雅丽.DCS系统的应用研究［J］.计算机与数字工程，2016（10）