摘要：著重從DCS控制系統的配置及應用的外部環境條件等方面，對提高DCS系統應用的可靠性進行探討，提出了一些具體建議。

前言

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

DCS系統特點概述

DCS系統具有較高的靈活性與擴展性，具有先進的過程操作畫面(動態流程畫面，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，并能實現工藝參數趨勢預測，歷史數據顯示和各種報警功能。從而實現對工藝生產全過程的集中監視、控制和管理，同時，DCS系統的各種插卡能夠帶電插拔、更換，這些特點是常規儀表所不具備的或需要經過復雜的組合才能實現，因此，DCS的應用有廣闊的前途，其應用的可靠性問題也越來越為人們所關注。

冗余后備是提高DCS可靠性的有效手段

DCS系統主要由現場控制站、操作站、通訊網絡等單元組成，在實際應用中，除了采用高可靠性并通過實際考驗的元氣件來構成系統外，在工程設計中，還要從DCS系統的配置方面考慮DCS系統的可靠性問題，采用冗余配置的冗余設備具有在線自診斷、故障報警、無差錯切換等功能，從而提高了DCS應用的可靠性。

下面以橫河CENTUMCS3000系統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現場控制站的冗余配置

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

3.2操作站的補償機能

操作站是DCS系統的人機接口部分，工藝過程的監視、操作均通過它來實現，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總線上可以設置數臺操作站，所以，在進行操作站配置時，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，進一步提高系統運行的可靠性，這些操作站可以分別獨立進行操作，又具有均衡補償功能，每一個操作站都可以對整個系統狀況進行監視、操作。

3.3通訊總線的冗余設計

局域控制網LCN及萬能控制網UC均為冗余配置，通過網絡接口模件進行通訊，通訊采用ISO/IEEE802.4令牌通訊方式，整個網絡具有點對點通訊功能，使得網上各接點可以共享網絡數據。

從外部環境條件上保證DCS系統運行的高可靠性

為了使DCS系統運行安全可靠，除了系統的可靠性設計措施外，用戶還必須提供良好的外部環境條件，這些條件主要包括：良好的環境條件、機房溫濕度、好的供電系統、良好的接地系統以及防灰、防震、防腐蝕等措施，只有具備相應的措施，長期穩定的運行才有保證。另外，較好的日常維護人員，提高維護水平，加強對系統的保養也是提高可靠性的重要因素。

4.1DCS控制室的設計

DCS控制室宜接近現場和方便操作，但又不處于危險的場合，遠離振動源、強噪音源以及強電磁場的干擾，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全年主導風向的上風側，或全年最小頻率風向的下風側。DCS中央控制室除應設置操作室、機柜室、工程師站室外，還應設置必要的輔房，如：維修室、備件室、UPS電源室等。操作室內主要設備有顯示器、操作臺，事故、報表打印機等，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。機柜室一般有控制單元、輸入輸出單元、輔助儀表柜等，機柜室布置時需考慮機柜散熱以及維護和接線的方便。另外還應考慮進線的內外部密封及消防措施。

4.2電源設計

電源設計是系統安全可靠的關鍵之一，盡管DCS控制系統已考慮到斷電時的備用電源或RAM存儲器的數據保留問題，但不成功的電源設計仍常常威脅著系統的正常運行，供電的連續性對系統的正常、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運行的有關參數及運行狀態信號應輸入到DCS系統中，當UPS故障時可以報警提示，以保證系統和工藝裝置的安全。

4.3防干擾接地措施

在實際生產中，一些大型動力設備的啟運過程、大型變壓器、大功率可控硅整流設備的現場電磁感應的影響，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耦合，對系統帶來擾動，因此，系統設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實而有效的。DCS系統儀表的接地分為DCS系統工作接地和保護接地，儀表保護接地是為保證人身安全和電氣設備的安全而設置的，一般包括：儀表盤、箱、柜、DCS機柜、操作站、儀表外殼、電纜護管、匯線槽等的接地。屏蔽電纜的屏蔽線接地應屬于DCS系統的工作接地，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，都應當是絕緣的，最終與接地體或接地網的連接是從接地匯流板單獨接線的，各接地電線、電纜的使用規格見表1。

總之，DCS系統接地問題在DCS系統設計、安裝、調試當中比較重要，在系統調試前應經過接地電阻測試，達不到要求不能調試，更不能進行生產的聯動試車，否則會給系統帶來難以判斷的故障。

結論

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