计算机系统不正常现象及故障分析处理

1、计算机系统不正常现象及故障分析处理检测中心： 王建鑫摘要：DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它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，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。关键词：DCS、现场总线、分析、集散控制系统。引言：20世纪70年代中期，大规模集成电

2、路取实破性发展，8位微处理器普及，使自动化仪表工业发生巨大变化，其中原来正处十字路口集中式计算机控制系统，很快吸收了微处理器技术，诞生了微机集散系统，全称为微处理器总体分散型控制系统(Total Distributed Control System with p)，1975年首先由美国Honeywell公司发表了TDC2000总体分散型控制系统，其特征是完成8个回路控制基本控制器(BC)可以分散设置，数据高速公路(DHW)数据总线把多台BC与CRT(阴极射线管)操作站连接一起，形成各节点都有计算机分布式计算机控制系统，同时，美国、日本、英国、法国、加拿大等国都开发出相应产品，相继应用以模拟量回

3、路控制为主系统中，应用行业遍及石油、化工、冶金、电力、轻工，建材、公用工程等各行业，这类产品统称DCS( Distributed Control System)。正文：DCS系统概述本厂DCS系统为CENTUM CS3000系统，CS3000系统特点有以下几个方面：综合性：CENTUM CS3000是一个功能齐全的系统。它综合了各种控制、各种管理、各种自动化以及实时控制数据和其他信息数据。开放性：CS3000系统是紧跟IT技术发展的开放性局域网结构。操作站的硬件采用最新开发出来的PC机；系统软件它采用中文版的最新的Windows 2000或XP作为操作系统（不是英文版加中文字库）；应用软件提供

4、DDE和OPC,它可以直接同用户的上位信息管理系统（MIS）、Internet网，Intranet网（企业内部的局域网）链接和通信；还可以直接使用PC机的各种通用应用软件如MS-Excel，Visual Basic等；也可以与在UNIX上运行的大型oracal数据库进行数据交换；此外还可以同其他多种子系统如各种PLC、FF现场总线及Profibus-DP、Profibus-PA现场总线等进行通信。高可靠性：FIO控制站采用4个CPU的冗余技术（Pair&Spare）,可以实现在任何故障及随机错误产生的情况下连续不断地运行；FIO的输入输出模块可实现双重化，包括FF现场总线通信模块；V

5、net总线采用交替工作模式的双重化（区别于备用模式的双重化），随时能检测出有故障的通信总线；FF现场总线与CS3000系统的链接测试已获得FF现场总线基金会通过（2000年9月，世界第一）；模块采用表面安装技术，可带电拔插并具有1500V AC/分抗冲击性能；系统接地电阻为100欧姆等多项高可靠性尖端技术，使系统具有极高的抗干扰和耐坏境等特点，非常实用于石化及化工行业的运行环境。高性能：FIO控制站采用高速RISC处理器VR5432(133MHZ)，可进行64位浮点运算，具有强大的运算和处理功能，可进行50ms控制周期的模拟和逻辑控制及各种复杂的运算功能。高校简捷的工程：CENTUM-CS30

6、00提供高效CAE（计算机辅助工程），直接用Control Drawing图或填表格的方式进行软件组态，使软件组态变得非常简单和直观（没有计算机概念，无须计算机知识）；并且可以几位仪表人员同时离线进行组态，最大限度地缩短了工程时间，此外，可提供测试软件和FCS仿真软件，使用户在系统安装前已完成了组态和调试工作，有效地减少额现场的工程时间。可扩展性：CS3000系统可从2个站扩展到256个站；向上可连厂/公司上位计算机网络及Internet网；向下可连各种PLC及现场总线等子系统。CENTUM-CS3000还可与横河以往的DCS系统如CENTUM-V、CENTUN XL、Micro-XL、CEN

7、TUM CS、CENTUM CS1000等系统通过总线转换器方便地连接在一起，实现对既有系统的坚实和操作。CS3000控制系统是技术先进、性能可靠、成熟的体统；其软硬件配置合理、完善、易于扩展。能完全满足化工装置流程生产的过程控制、检测与管理的需要。系统设备ENGS工程师站：采用Windows2000/XP作为操作系统的通用PC机。用于系统组态和仿真调试等工程；也可以用于对过程控制的操作和监视。HIS人机接口站（操作站）：采用Windows2000/XP作为操作系统的通用PC机。用于对过程控制操作和监视。FCS控制站：FCS现成控制站具有冗余CPU的结构；它最新种类是具有FIO节点（现场网络I

8、O子系统）的KFCS,该控制站通过高速的通信总线（128Mbps的ESB总线，10Mbps的ER总线）与输入输出模块相连。它的安装方式可以是机柜或“19”标准机架。FCS控制站用于过程I/O信号输入输出及处理，完成练习的模拟量控制、断续的逻辑顺序控制及各种复杂运算等实时功能。通信网络：CENTUM-CS3000系统具有三级分层网络结构，将过程实时数据、运行操作监视数据（信息）同非实时信息和共享资源信息分开，分别使用不同的网络。有效地提高了通信的效率，降低了通信负荷。信息层：Eternet 用于工程师站、操作站以及上位计算机之间信息数据的交换。 通信标准：符合IEEE802.3标准 通信规程：T

9、CP/IP、FTP 控制方式：CS MA/CD 通信速率：10Mbps控制层：V net 用于工程师站、操作站及控制站等之间实时数据交换（双重化）。 通信标准：符合IEEE802.4标准 通信规程：Token-Passing（令牌传递） 每个站发令牌次数：200-1000次/秒 校验方式：CRC循环冗余码及Sum总和码双重校验输入输出层：有RIO、ESB和ER 用于控制站中的控制单元与远程I/O中的现场信号交换DCS控制系统故障分类 （一）硬件故障 这类故障是指过程控制层的故障，主要是DCS系统中的模块，特别是I/O模块损坏造成的故障。这类故障一般比较明显且影响也是局部的，比如：参数显示没有变

10、化，排除现场仪表故障可能后仍不能操作执行机构和电动门等。它们主要是由于使用不当或使用时间较长，模块内元件老化所致。如果模块周围的环境灰尘超标、温度高、湿度大将会大大缩短模块的使用寿命，因此鉴于DCS系统对温度、湿度、清洁度的严格要求。在安装前，操作室尤其是过程控制室的土建、安装、电气、装修工程必须完工，如在夏季，空调要及时启用。另外，尤其在管道夹层上过程控制室，其盘柜的电缆孔洞一定要封堵好，否则，一旦管道漏汽窜入盘柜，即有可能造成重大故障。（二）软件故障 这类故障是软件本身的错误引起的。一般出现在DCS系统投运调试阶段，因为应用软件程序复杂，工作量大，所以应用软件错误难以避免，这就要求在DCS

11、调试试运阶段热工人员和运行人员应十分认真，及时发现并配合DCS系统调试人员解决问题，此类故障在DCS系统正常运行后很少见。 （三）人为故障 失误原因多种多样，有维护人员操作错误、专业水平欠佳、监护不到位、没有进行事故预想、管理有漏洞等原因。在实际运行操作中，有时会出现DCS系统某功能不能使用，但实际上DCS系统并没问题，而是操作人员操作不熟练或操作人员错误操作引起的。因此DCS系统供货厂家应及时向运行人员提供DCS操作手册，初次使用DCS系统的操作工要经过培训后才能上岗操作。 DCS系统故障防范措施 （一）DCS系统运行与管理 1DCS系统的运行管理是指计算机系统日常巡检，各种软件管理，热工备

12、件管理等；加强软件管理，组态的修改必须按有关规定执行，同时必须及时备份修改前后的所有组态信息，存档备查；当DCS装置发生故障，需用备件更换时，使用前必须对备件进行功能测试，以防患于未然。 2DCS系统检修管理是DCS系统检修时必须要有合理的检修工艺和程序，应重视DCS系统检修项目和周期，检修项目依据DCS系统设备特点，随机组大修至少进行以下项目的检修(小修时可酌情适当减少):软件的备份，核实控制模件标志和地址；清扫电源、模件及防尘滤网，检查及紧固控制柜接线，接地系统检查，冷却风扇检修，电源测试；重要测量和保护信号线路绝缘检查；电子室温度、湿度及含尘量检修前测试；通讯、手操站检查等。 （二）UP

13、S电源防范措施 定期用红外线测温仪测量关键接线端子的温度，做好技术档案记录，注意温升；用万用表测量主电源与备用电源电压，做好记录，注意电压波动；利用大、小修停机期间做电源切换试验。切换是否正常，切换时间间隔是否符合技术规范。 （三）DCS系统抗干扰措施 在中央控制室四周墙壁粉刷之前，先钉上一层钢丝网，再与电气保护PE接地系统相连。可以有效的防止高压输电线距离产生的强电磁场干扰。或者高压输电线改为埋地沟敷设，也可以解决高压工频强电磁场对DCS干扰的危害。中控室建筑整体结构上是钢筋混凝上梁柱顶面浇筑及砖砌墙。对DCS也具有良好的抗干扰作用。地面是水磨石上加500mm高立柱架空的抗静电活动地板。防静

14、电接地与PE系统相连。另外，各机柜的型钢基础底座也与PE相连。采用上述措施从总体环境上对DCS的抗干扰性能起了重要的作用。 从现场仪表至中控室DCS的仪表电缆，主要采用钢带铠装阻燃型对绞总屏蔽或分屏蔽计算机电缆。这样对仪表电缆的抗干扰性实行双重保护：外钢带铠装层及中间接线箱外壳与就地电气接地站相连，可直接对外界起抗强电磁干扰的作用；内层铜丝编织层全部汇集到中控室IE接地母排上接地，起到了抗电场干扰的保护作用。这里说一个实例，这是一个处理ENGS站的PC机出现死机无法正常修复的处理过程：本厂的ENGS站出现过了一次死机，经过工作人员和专家的认定判断为主板由于老化出现问题需要跟换，我们联系了PC机

15、厂家进行了主板的更换，安好主板安装Yokogawa Vnet（V网）的驱动，但经过多次驱动都未能驱动成功，鉴于出问题的是ENGS站，领导果断启用备用HIS站的PC机进行对ENGS站的替换，由于数据信息和V网都是一站唯一对应唯一一块具有编码识别，我们没有替换ENGS站的硬盘和V网卡。替换后ENGS站正常，备用HIS站V网卡仍然未识别。用局部分析法，确定出新换主板与V网卡不匹配，联系PC机厂家更换原版本主板，再次对其进行V网驱动，备用HIS站也正常。体现了CS3000的稳定性强，安全系数高，处理需要更换硬件的问题时可以热拔热插，对生产不造成影响。结论：在未来工业过程控制系统中，数字技术向智能化、开放性、