摘要：著重從DCS控制系統(tǒng)的配置及應(yīng)用的外部環(huán)境條件等方面，對提高DCS系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性進(jìn)行探討，提出了一些具體建議。

前言

隨著大、中型石油化工、煉油引進(jìn)裝置的不斷增多，以及工業(yè)自動化水平的不斷提高，尤其是計算機(jī)控制系統(tǒng)及其相應(yīng)軟件的不斷開發(fā)和完善，在新建或改建的工程項目中，生產(chǎn)過程控制選用DCS集散控制系統(tǒng)的趨勢越發(fā)明顯。我廠各主要裝置基本全部采用DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制，近兩年對部分系統(tǒng)老化的裝置進(jìn)行了升級更新。改造中選用了多種不同種類的DCS控制系統(tǒng)：一催化、一加氫、一動力、二動力、氮氣站和即將進(jìn)行的二催化改造選用的是日本橫河公司的CS3000系統(tǒng)，凈化水、循環(huán)水以及油品則選用了浙大中控的JX-300XP系統(tǒng)。因此，確保生產(chǎn)裝置安全運行，提高DCS系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性是十分重要的，而且是一個十分復(fù)雜和艱巨的任務(wù)。

DCS系統(tǒng)特點概述

DCS系統(tǒng)具有較高的靈活性與擴(kuò)展性，具有先進(jìn)的過程操作畫面(動態(tài)流程畫面，分組回路畫面，總貌畫面，報警畫面，趨勢記錄畫面等)，具有各種控制功能，運算功能，并能實現(xiàn)工藝參數(shù)趨勢預(yù)測，歷史數(shù)據(jù)顯示和各種報警功能。從而實現(xiàn)對工藝生產(chǎn)全過程的集中監(jiān)視、控制和管理，同時，DCS系統(tǒng)的各種插卡能夠帶電插拔、更換，這些特點是常規(guī)儀表所不具備的或需要經(jīng)過復(fù)雜的組合才能實現(xiàn)，因此，DCS的應(yīng)用有廣闊的前途，其應(yīng)用的可靠性問題也越來越為人們所關(guān)注。

冗余后備是提高DCS可靠性的有效手段

DCS系統(tǒng)主要由現(xiàn)場控制站、操作站、通訊網(wǎng)絡(luò)等單元組成，在實際應(yīng)用中，除了采用高可靠性并通過實際考驗的元氣件來構(gòu)成系統(tǒng)外，在工程設(shè)計中，還要從DCS系統(tǒng)的配置方面考慮DCS系統(tǒng)的可靠性問題，采用冗余配置的冗余設(shè)備具有在線自診斷、故障報警、無差錯切換等功能，從而提高了DCS應(yīng)用的可靠性。

下面以橫河CENTUMCS3000系統(tǒng)控制器單元的配置為例(見圖1)說明工程中DCS冗余配置的實施。

圖1

3.1現(xiàn)場控制站的冗余配置

在圖1中，現(xiàn)場過程信號的采集、運算、控制均由FCS實現(xiàn)，處理器、通訊模塊、電源模塊為冗余設(shè)置外，在控制柜中用于控制的輸入輸出模塊也全部為冗余設(shè)置。

3.2操作站的補(bǔ)償機(jī)能

操作站是DCS系統(tǒng)的人機(jī)接口部分，工藝過程的監(jiān)視、操作均通過它來實現(xiàn)，它向工藝操作人員提供各種過程信息，操作人員又通過它發(fā)出各種操作指令，實施工藝操作，由于同一條LCN總線上可以設(shè)置數(shù)臺操作站，所以，在進(jìn)行操作站配置時，至少要配置兩臺操作站，并且至少有一臺操作站使用UPS供電，進(jìn)一步提高系統(tǒng)運行的可靠性，這些操作站可以分別獨立進(jìn)行操作，又具有均衡補(bǔ)償功能，每一個操作站都可以對整個系統(tǒng)狀況進(jìn)行監(jiān)視、操作。

3.3通訊總線的冗余設(shè)計

局域控制網(wǎng)LCN及萬能控制網(wǎng)UC均為冗余配置，通過網(wǎng)絡(luò)接口模件進(jìn)行通訊，通訊采用ISO/IEEE802.4令牌通訊方式，整個網(wǎng)絡(luò)具有點對點通訊功能，使得網(wǎng)上各接點可以共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

從外部環(huán)境條件上保證DCS系統(tǒng)運行的高可靠性

為了使DCS系統(tǒng)運行安全可靠，除了系統(tǒng)的可靠性設(shè)計措施外，用戶還必須提供良好的外部環(huán)境條件，這些條件主要包括：良好的環(huán)境條件、機(jī)房溫濕度、好的供電系統(tǒng)、良好的接地系統(tǒng)以及防灰、防震、防腐蝕等措施，只有具備相應(yīng)的措施，長期穩(wěn)定的運行才有保證。另外，較好的日常維護(hù)人員，提高維護(hù)水平，加強(qiáng)對系統(tǒng)的保養(yǎng)也是提高可靠性的重要因素。

4.1DCS控制室的設(shè)計

DCS控制室宜接近現(xiàn)場和方便操作，但又不處于危險的場合，遠(yuǎn)離振動源、強(qiáng)噪音源以及強(qiáng)電磁場的干擾，另外，對易燃、易爆、又毒、有粉塵的裝置，控制室宜布置在本地區(qū)全年主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，或全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。DCS中央控制室除應(yīng)設(shè)置操作室、機(jī)柜室、工程師站室外，還應(yīng)設(shè)置必要的輔房，如：維修室、備件室、UPS電源室等。操作室內(nèi)主要設(shè)備有顯示器、操作臺，事故、報表打印機(jī)等，一般顯示器操作臺后要有1.5～2.5m的空間，而顯示器操作臺前要有3.5～5m的空間，以便于操作和維修。機(jī)柜室一般有控制單元、輸入輸出單元、輔助儀表柜等，機(jī)柜室布置時需考慮機(jī)柜散熱以及維護(hù)和接線的方便。另外還應(yīng)考慮進(jìn)線的內(nèi)外部密封及消防措施。

4.2電源設(shè)計

電源設(shè)計是系統(tǒng)安全可靠的關(guān)鍵之一，盡管DCS控制系統(tǒng)已考慮到斷電時的備用電源或RAM存儲器的數(shù)據(jù)保留問題，但不成功的電源設(shè)計仍常常威脅著系統(tǒng)的正常運行，供電的連續(xù)性對系統(tǒng)的正常、安全運行極為重要，為保證其可靠性必須配置不間斷電源UPS，同時，UPS運行的有關(guān)參數(shù)及運行狀態(tài)信號應(yīng)輸入到DCS系統(tǒng)中，當(dāng)UPS故障時可以報警提示，以保證系統(tǒng)和工藝裝置的安全。

4.3防干擾接地措施

在實際生產(chǎn)中，一些大型動力設(shè)備的啟運過程、大型變壓器、大功率可控硅整流設(shè)備的現(xiàn)場電磁感應(yīng)的影響，公共接地回路電流的存在等多種多樣的干擾信號會通過不同途徑與系統(tǒng)耦合，對系統(tǒng)帶來擾動，因此，系統(tǒng)設(shè)計必須考慮抗干擾措施，在工程上用接地、屏蔽來抗干擾是十分現(xiàn)實而有效的。DCS系統(tǒng)儀表的接地分為DCS系統(tǒng)工作接地和保護(hù)接地，儀表保護(hù)接地是為保證人身安全和電氣設(shè)備的安全而設(shè)置的，一般包括：儀表盤、箱、柜、DCS機(jī)柜、操作站、儀表外殼、電纜護(hù)管、匯線槽等的接地。屏蔽電纜的屏蔽線接地應(yīng)屬于DCS系統(tǒng)的工作接地，而且屏蔽接地在一個回路中只能在一點接地。接地連線應(yīng)使用銅芯絕緣電線、電纜，接至接地匯流板，對于工作接地的各接地線、接地匯流條除正常的連接點外，都應(yīng)當(dāng)是絕緣的，最終與接地體或接地網(wǎng)的連接是從接地匯流板單獨接線的，各接地電線、電纜的使用規(guī)格見表1。

總之，DCS系統(tǒng)接地問題在DCS系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試當(dāng)中比較重要，在系統(tǒng)調(diào)試前應(yīng)經(jīng)過接地電阻測試，達(dá)不到要求不能調(diào)試，更不能進(jìn)行生產(chǎn)的聯(lián)動試車，否則會給系統(tǒng)帶來難以判斷的故障。

結(jié)論

綜上所述，隨著DCS系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，集中控制的優(yōu)越性越來越被人們所認(rèn)識，同時，人們對于工業(yè)控制自動化的可靠性、準(zhǔn)確性的要求也越來越高，因此，對提高DCS系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性措施探討就有著十分重要的意義和實際應(yīng)用價值，可靠性問題需要我們在實踐中不斷地加以探索和總結(jié)，從而使DCS系統(tǒng)的應(yīng)用再上新水平。