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淺談DCS系統(tǒng)信號故障的排查

文檔作者：解月林王賢兵文檔來源：同煤集團(tuán)建材有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月03日
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文章編號：1009-9441(2013)04—0027—02
淺談DCS系統(tǒng)信號故障的排查
口口解月林，王賢兵(同煤集團(tuán)建材有限責(zé)任公司，山西懷仁038300)
摘要：闡述了在實(shí)際工作中DCS系統(tǒng)的常見故障及解決
辦法，就如何利用PLC電控原理及工作狀態(tài)信息對故障現(xiàn)
象綜合分析和邏輯判斷進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：Tk泥生產(chǎn)線；DCS；故障診斷
中圖分類號：TP 273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
引言
集散控制系統(tǒng)(Distributed Control system，DCS)
是以微處理器為基礎(chǔ)的集中分散型控制系統(tǒng)。自
20世紀(jì)70年代中期第1套集散控制系統(tǒng)問世以
來，已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。集散控
制系統(tǒng)的故障排查可以分為兩個(gè)大的部分，一是微
處理器以外部分的故障排查，二是微處理器PLC的
故障排查。PLC作為工業(yè)自動(dòng)化的先進(jìn)控制裝置，
具有性能優(yōu)越、操作簡便、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。本文闡
述了在實(shí)際工作中DCS系統(tǒng)的常見故障及解決辦
法，就如何利用PLC電控原理及工作狀態(tài)信息對故
障現(xiàn)象綜合分析和邏輯判斷進(jìn)行了探討。
1線路故障分析及排除
PLC以外線路部分的故障排查，可采用分段分
析法與現(xiàn)象分析法相結(jié)合的方式來判斷是哪部分出
現(xiàn)了問題。
DCS控制系統(tǒng)簡單來講可分為開關(guān)量控制和模
擬量控制，生產(chǎn)過程中的各種過程變量通過分散過
程控制裝置轉(zhuǎn)化為操作事件的數(shù)據(jù)，而各種操作信
息也通過分散過程控制裝置送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在分散
過程控制裝置內(nèi)進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的相互轉(zhuǎn)換。
以施耐德公司Modicon旗下的Quantum系統(tǒng)為例，
開關(guān)量經(jīng)轉(zhuǎn)化以24 V電壓信號表示，模擬量以4～
20 mA的電流信號表示。圖1為我公司DCS系統(tǒng)
配置圖。
首先，子站收集的電信號經(jīng)過各個(gè)子站PLC的
處理轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號，通過光纜傳送至中央控制
室的操作站上，操作站通過人機(jī)交互界面得到現(xiàn)場
中央控制室
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圖l 集散控制系統(tǒng)(DCS)配置示意圖
各個(gè)設(shè)備的信息，再通過操作站發(fā)送操作指令，指令
經(jīng)過PLC子站將數(shù)字化信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送到
現(xiàn)場控制裝置，對設(shè)備進(jìn)行操作。
分段分析法可以將子站與操作站之間的部分作
為分段l，子站內(nèi)部作為分段2，子站與現(xiàn)場控制設(shè)
備之間的部分作為分段3。
分段1的功能是對所有信號的傳輸。如果出現(xiàn)
局部子站信號全部丟失的現(xiàn)象，則可以判斷為分
段1或者各子站電源問題。由于組網(wǎng)方式多種多
樣，必須根據(jù)不同的組網(wǎng)方式來判斷，光纖環(huán)網(wǎng)是可
靠性比較高的組網(wǎng)方式，任何一段出現(xiàn)斷裂都不會
影響網(wǎng)絡(luò)傳輸，而同時(shí)出現(xiàn)斷裂的幾率又十分微小，
所以，當(dāng)出現(xiàn)局部子站信號全部丟失的情況時(shí)，多數(shù)
是由于PLC電源故障。UPS作為向PLC提供不問
斷電源的設(shè)備，必須保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，必須經(jīng)常
檢查，并做好設(shè)備維護(hù)記錄，對出現(xiàn)的問題必須及時(shí)
解決，這是關(guān)系到設(shè)備能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。如果
組網(wǎng)方式為星型網(wǎng)絡(luò)，由于這種組網(wǎng)方式的可靠性
比較低，任何一點(diǎn)出現(xiàn)斷裂都會導(dǎo)致一個(gè)子站的信
號出現(xiàn)問題，出現(xiàn)此問題時(shí)就必須考慮是否是分
段1的問題。對斷裂點(diǎn)必須及時(shí)熔接，或者考慮使
用備用線路。
如果出現(xiàn)個(gè)別信號丟失，可以考慮為分段3的
問題。例如某電機(jī)的備妥信號丟失，可以先從分
段3輸出端開始檢查，用萬用表量測是否有輸出電
建材技術(shù)與應(yīng)用4／201 3 ·27·
萬方數(shù)據(jù)
壓以及輸出電壓是否正常，如果沒有電壓，則是分
段3的問題，然后再考慮是否是設(shè)備現(xiàn)場接觸器失
效或者接觸有松動(dòng)造成的，可以對接觸器進(jìn)行清理，
檢查接觸器是否損壞，若有損壞則更換接觸器，若無
損壞則檢查分段3的線路或者接觸器底座；如果分
段3輸出端有電壓且電壓正常，則是分段2的問題，
可以檢查PLC的內(nèi)部通道是否正常。內(nèi)部通道可
以通過短接信號來檢查，就是將正常的信號接到此
通道上，看上位機(jī)上的信號是否顯示正常，如果正常
則通道沒問題，如果不正常則考慮通道問題。如果
是開關(guān)量信號，則需檢查中間繼電器是否燒壞、繼電
器底座是否接觸不良等。如果是模擬量信號，則檢
查信號隔離器是否正常，可通過對比隔離器輸入輸
出電流的方法進(jìn)行檢查，若存在微小差別，可以視為
操作誤差；若出現(xiàn)大的差別，則隔離器不正常。若隔
離器正常，則采取更換正常信號通道的方式再對比
之前的結(jié)果，如果信號恢復(fù)正常，則是通道問題；若
信號與之前的情況相同，則說明通道正常，再考慮其
他干擾問題。
如果出現(xiàn)某一子站一類信號丟失，例如開關(guān)量
信號全部丟失，則考慮控制電源是否出現(xiàn)問題。
2 PLC及主要元器件故障
PLC作為控制器，因其微處理器采用的電路簡
單、邏輯處理迅速等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代自動(dòng)化
控制中，特別適合于復(fù)雜的邏輯控制、工業(yè)監(jiān)控、設(shè)
備安全保護(hù)等方面。由于它是以弱電信號工作的電
子設(shè)備，因而也就不可避免地存在著適應(yīng)環(huán)境能力
差的固有弱點(diǎn)。PLC的優(yōu)點(diǎn)之一是具有高度的可靠
性，制造廠家采取了各種措施來提高可靠性，使機(jī)器
的無故障時(shí)間可達(dá)到4萬h一5萬h，但無故障時(shí)間
長并不等于絕對無故障，如果使用不當(dāng)或環(huán)境條件
惡化，會增加故障率。這樣對PLC常見故障現(xiàn)象的
綜合分析和邏輯判斷就尤為重要，可對故障的排除
起到至關(guān)重要的作用?。
2．1 故障分類和診斷流程
由于PLC種類繁多，各種PLC的故障現(xiàn)象也不
盡相同，根據(jù)自己在日常工作中遇到或了解到的
PLC故障現(xiàn)象和原因，一般情況下PLC的常見故障
主要有：程序不執(zhí)行；CPU死機(jī)；輸入輸出單元不工
作；程序內(nèi)容發(fā)生改變等。
2．2故障診斷要點(diǎn)
2．2．1 CPU發(fā)生異常
首先，查看上位機(jī)與CPU的連接是否正常、穩(wěn)
定，在排除線路問題的情況下，應(yīng)檢查CPU的IP地
址是否丟失，若丟失應(yīng)再次設(shè)定IP地址；其次，檢查
為CPU提供穩(wěn)定電源的UPS是否發(fā)生異常，輸出電
壓是否在正常范圍內(nèi)，是否因長時(shí)間使用而導(dǎo)致電
池電量過低，或者是使用壽命已到期，為CPU保存
內(nèi)部程序的電池是否正常工作，是否還有足夠的電
量，CPU是否出現(xiàn)過斷電現(xiàn)象，若CPU斷電會導(dǎo)致
程序丟失，應(yīng)重新下裝程序；再次，檢查CPU與背板
之間是否有松動(dòng)，若有應(yīng)及時(shí)緊固。
2．2．2程序存儲器故障口。
程序存儲器異常時(shí)，如果是程序存儲器的問題，
在重新下裝程序后仍然會出現(xiàn)類似情況。如果這種
情況是由于干擾引起的，則應(yīng)做好隔離防護(hù)措施；若
不是因干擾引起的，則應(yīng)更換程序存儲器。
2．2．3輸入輸出單元不工作
對于輸入輸出單元故障，基本采用更換輸人輸
出單元的方式來處理。若更換了輸入輸出單元后仍
不工作，則考慮是線路及元器件底座或者電源問題。
本文僅就DCS系統(tǒng)的一些基本故障進(jìn)行了分
析，有些問題還有待于更深層次的研究。
參考文獻(xiàn)：
[1]趙圣國，萬麗．PLC故障診斷與排除方法[J]．中國新技
術(shù)新產(chǎn)品，2009(6)：137—138．
[2]張聚才．可編程控制器的故障分析及預(yù)防措施(二)
[J]．機(jī)床電器，1995(6)：35—39．
作者簡介：解月林(1969一)，女，山西大同人，工程師，2011年
7月畢業(yè)于太原科技大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)從事
DES系統(tǒng)編程及日常維護(hù)工作。
收稿日期：2013—06-03
(編輯盛晉生)
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《水泥實(shí)驗(yàn)室工作手冊》郵購信息{
{
由中國建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心、國家水泥質(zhì){
量監(jiān)督檢驗(yàn)中心編著的《水泥實(shí)驗(yàn)室工作手冊》，{
已由中國建材工業(yè)出版社出版。．}
該《手冊》增補(bǔ)了近年來制定和修訂的有關(guān)水I
泥產(chǎn)品和檢驗(yàn)方法的新標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)增列了國家有}
關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法和計(jì)量法的內(nèi)容，對不符合國家計(jì)量法i
的一些表示方法進(jìn)行了糾正。t
該《手冊》(精裝本)定價(jià)100元，欲購者請與i
(0351)4295899聯(lián)系。t
·28· Research＆Application of Building Materials
萬方數(shù)據(jù)

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