神华准能资源综合开发有限公司氧化铝中试厂内蒙古鄂尔多斯市010300
摘要：简介自控系统及热工仪表设备的维护、维修在设备管理方面的重要性,合理有效的维护可大大提高设备的使用可靠性,进而保证生产的顺利进行。对于自控系统与热工仪表的设备维护来讲,应该以其可靠性为中心,把现代维护理论与企业设备管理的实际状况相结合,以最大限度提高设备的使用可靠性,以保证设备性能为最终目的,本文就自控系统及热工仪表的维修及管理进行了详细的阐述。
关键词：自动化控制系统；维护管理；热工仪表
随着科学技术的进步，工业过程自动化控制技术的不断提高，设备也变得越来越复杂，即由普通机械设备转变为集机械、电子、液压、自动化、现代数字技术、计算机技术于一体的先进制造设备，其故障规律也呈现出随机性、突发性和危害性大的特点。设备故障的产生、发展有其遵循的普遍规律，作为自控系统及仪表维护工作人员，需要掌握设备维护与管理的基本知识，最大限度的减少设备故障的发生，为顺利生产创造有利条件。对于自控系统与热工仪表的设备维护来讲，应该以其可靠性为中心，把现代维护理论与企业设备管理的实际状况相结合，以最大限度提高设备的使用可靠性，以保证设备性能(功能和质量)为最终目的。目前，无论是何种设备，最为基本的维修无外乎。以下几种类型：事后维修、定期预防性维修、状态检测维修、改善性维修及主动维护等。
一、自控系统的维护与维修
（一）自动化控制系统的日常维护
1.1系统硬件管理。①仪表设备管理部门（仪表保运队伍）应有专人负责保养，按规定进行点检、周检和维护。②建立系统硬件设备档案，内容应名细到主要插件板，并作好历次设备、卡件变更记录。③系统硬件的各种资料要妥善保管，原版资料要归档保存。④在线运行设备检修时，要严格执行有关手续，按照规定，做好防范措施。
1.2系统软件管理。①系统软件和应用软件必须有双备份，并妥善保管在金属柜内；控制系统的密码或键锁开关的钥匙要由专人保管，并严格执行规定范围内的操作内容。软件备份要注明软件名称、修改日期、修改人，并将有关修改设计资料存档。②系统软件无特殊情况严禁修改；确需修改时，要严格按照申请、论证手续，主管经理批准后实施。③应用软件在正常生产期间不宜修改。按工艺要求确需重新组态时，要有明确的修改方案，并由生产管理部门、工艺车间和仪表负责人共同签字后方可实施并做好安全防范措施。④软件各种文本修改后，必须对其他有关资料和备份盘作相应的修改。⑤由通用计算机、工业控制微机组成的控制、数据采集等系统，应执行专机专用，严禁任何人运行与系统无关的软件，以防病毒对系统的侵袭。⑥工艺参数、联锁设定值的修改，要办理联锁工作票后方可进行改动。⑦对重大系统改动时，要按软件开发程序进行，即建立命题，制定方案、组态调试、模拟试验、小样试运行、组态鉴定等过程。通过技术鉴定的软件，要做好文件登记并复制软盘，妥善保存。
1.3机房管理。①机房是过程控制计算机系统的重要工作场所和核心部位，要认真做好安全工作，非机房工作人员未经批准严禁进入，进入机房人员应按规定着装。进入机房作业人员必须采取静电释放措施，消除人身所带的静电。②机房内应清洁无尘并确保满足以下条件：温度18-24℃变化率<3℃/hr。湿度40-60%变化率<6%/hr。③机房内严禁吸烟，严禁带入易燃易爆和有毒物品，不得在机房内吃东西、喝饮料、机柜上下不得堆放杂物。④机房必须经常清扫，及时补充新鲜空气。⑤机房内的消防设施要齐全，并定期进行检查。⑥机房电缆通道要有防鼠措施，以防鼠害。⑦在装置运行期间，控制系统机房内禁止使用移动通讯工具。
1.4系统电源管理。①系统供电及接地系统必须符合标准，UPS电源是过程控制计算机系统的专用电源，不得接用其他任何负载。②机房、操作室的维修用电、吸尘器、电风扇、空调机用电及其他临时性用电一律不得接入计算机电源系统。③控制室的各项管理由生产车间负责。
1.5供电电源的检查和改进管理。供电电源的质量直接影响自动化控制系统的使用可靠性，也是故障率较高的关键环节。检查电压是否满足额定范围的85％～110％及考察电压波动是否频繁，频繁的电压波动会加快电压模块电子元件的老化。某些自动化控制系统虽然在供电环节增加了小型UPS进行供电，但是UPS本身的抗电压冲击能力有限，容易导致供电系统的瘫痪进而危及自动化控制系统稳定运行。因此建议通过电源供电系统改造，由小型UPS改造升级为更为可靠的EPS。从而提高供电系统的稳定性。
（1）运行环境的检查。①保证自动化控制系统运行环境温度在0～60℃温度过高无疑将使得自动化控制系统内部元件性能恶化，从而导致故障率增高。温度偏低，模板容易导致凝露现象，同时，模拟回路的安全系数也会变小，进而导致控制系统动作异常。解决的办法是在控制柜内安装合适的轴流风扇或者在控制室内加装空调设备，并注意经常检查。②环境相对湿度控制在5％一85％之间在湿度较大的环境中，水分容易引起模块的金属表面锈蚀或加速裸露金属层的氧化，使内部元件性能恶化，模件的绝缘性也会降低，从而导致电压或浪涌电压而短路烧毁；但是在极干燥的环境下，MOS集成电路会因静电而击穿。因此，必须保证系统运行环境的相对湿度。③要定期吹扫内部灰尘，以保证风道的通畅和元件的绝缘控制系统的元件由于存在静电，长时间运行后会粘附灰尘，一方面影响电子元件降温散热，更为可怕的是容易引起元件间的短路而损坏模板。因此建议系统电控柜使用密封式结构，并且电控柜的进风口和出风口加装过滤器，可以阻挡绝大部分灰尘的进入，从而有效改善系统的运行环境。
（2）检查自动化控制系统的安装状态。检查系统各单元固定是否牢固，各种I／O模块端子和紧固螺丝是否松动，控制系统的通信电缆的子母连接器是否完全插入并旋紧，连接线缆是否有损伤等。
（3）检查自动化控制系统的程序存储器的电池。是否需要更换存储器后备电池是保证系统在短期失电时保存程序的供电装置，某些系统短时间断电后如果后备电池供电不足将导致程序丢失。
1.6自动化控制系统的维修。大多数自动化控制系统都具有一定的自检能力，而且在系统运行周期中都有自诊断报警功能，但是并不是所有的系统故障都能诊测，并且系统发生故障后必须进行维修才能得以解决。系统故障可分为两类：一类是外线维修，包括通信总线和I／O所连接的传感器、连接器、继电器、限位开关、保护元件、连接线等；另一类是系统的固件维修，包括系统的CPU单元、I／O单元、通讯单元、供电单元等。系统工作过程中无论发生何种故障，都应该遵循一定的操作步骤，对发生故障的部件进行分析判断，找出故障点，从而排除故障。
（1）检查系统供电是否正常。若系统电源“POWER”指示灯不亮，可检查供电线路和熔断器或开关。
（2）检查自动化控制系统CPU是否正常。启动系统后查看运行“RUN”指示灯是否正常，有无报警发生。
（3）检查I／O模件工作是否正常。L／O模件是CPU与外部控制对象沟通的通道，也是最容易损坏的部分，因此是维修的主要内容。首先，对于可插拔的部件，可以拔下插件，感觉模件的温度是否正常，查看电子元件外观是否有烧蚀点；对于外部供电的模块，检查I／O模件的供电电压是否正常。其次检测输入输出端口的信号及对应端口的指示灯是否正常，指示灯不亮是固件故障，必须进行更换。如果有冗余端口，可以通过编程重新定义I／O端口。
（4）固件的维修。由于目前的自动化控制系统电子集成度高，维修相对困难，当确认是PLC固件损坏时，最好的办法是更换新的备件。
二、热工仪表维护管理系统总体设计
系统总体设计就是对热工仪表的工作流程进行分析，采用面向对象的设计方法对系统进行分解，其基本思想就是自项向下将整个系统划分为若干个子系统，在必要时子系统再划分成若干功能模块。要开发一个成功的系统程序，关键是要紧密联系实际，程序的实用性要强，为此要先分析现行乙烯化工厂热工仪表管理工作的内容、流程，并将其优化，最后程序化实现。所要实现的热工仪表校验维护管理系统由管理全厂设备数掘用的数据库、获取校验数据的采集及通讯软件、打印机和校验仪组成。主要完成数据库的维护，手动录入校正结果后的信息管理部分，也即热工仪表维护管理部分。在系统分析的基础上，考虑到PowerBuilder程序编制的特点，得到系统功能模块设计。系统主要包括以下一个主要功能：
基础信息库的维护，全面管理仪表参数。主要包括两个主库：现场仪表库，过程测点库。这两个录入主库是进行热工仪表管理的基础。除此之外，还应有基本代码库维护和定期校验组维护和校正下人员库维护。此功能能够实现对库中数据信息的更新、增加、删除等操作。
（1）通讯校正下功能。在数据库维护完善后，在装置检修中，便可以进行校正工作了。功能包括：通讯口操作、定期校正、非定期校正、校正结果上载，这些一般应用于现场仪表的校验。
（2）查询功能。校币数据上载后，也就在数据库中建立了校正。
（3）有了历史库就司以对所有现场仪表的校正历史记录进行管理。按照用户需求的方式进行查询、浏览、打印。
（4）系统管理。此项功能中包括用户的管理，密码的修改以及收发电子邮件的功能等。
（5）窗口管理。可将打开的面口按照层叠，平铺，水平或者垂直进行排列。
三、热工仪表维护管理系统硬件配置
管理系统硬件配置原则：充分满足MIS系统的用户要求；有足够多的茅统资源冗余；有较高的可靠性指标；采用通用工业标准设备，又很好的可维护性；系统设备有良好的互换性；系统负荷尽可能平衡、均布，避免设计中的瓶颈问题；采用最新技术和产品，硬件技术具有较高的生命周期，容易升级与扩充。
服务器是热工仪表维护管理系统的核心部件，其性能优劣直接影响整个网络管理系统的性能，为此在服务器选型时考虑以下因素：通用性强，技术成熟与先进的计算机系统，有很好的升级与扩充能力；制造商有良好的信誉和技术支持能力；供应商应提供优质的服务并有足够的备件支持；能支持优秀的网络操作系统；能实现海量存储；有足够的CPU处理能力和网络I/O吞吐能力；良好的性能，价格比。基于以上考虑，在上述C/S系统结构模式下，选择DELL公司的PowerEdgeT系列服务器中的PowerEdgeT610作为我们系统的服务器，其系统配置为：单CPU，8G内存和438GB硬盘外存；我们选择通用个人电脑PC机作为我们系统的客户机，附加配置设备还包括打印机和MODEM。
四、热工仪表的维护与维修
在现代生产企业的生产作业流程中，如果说自动控制系统是生产过程控制的大脑，那么，仪表检测及执行机构的作用就犹如眼睛和手脚，随着自动化程度的提高和产品质量控制的深化，仪表检测及执行机构虽不是万能的，但却是万万不可缺少的；现场仪表的维护与管理直接影响到生产流程的顺畅、安全与稳定，也直接或间接影响到企业资源消耗的升降和环境友好的持续。仪表运行的良好与否，直接制约着生产的顺利进行。因此，在现代化生产流程中必须加强仪表的维护与管理工作，提高自动化仪表系统在生产中的重视程度，加强设备技术优化改造，有效降低仪表设备故障率，从而保证生产的顺行。
4.1热工仪表的日常维护
仪表检测元件及执行机构的运行环境相对比较复杂，因为仪表检测设备及执行机构大都安装于现场，环境相对比较恶劣，存在高温、粉尘、振动、潮湿、油污等不利因素，必须进行定期检查和维护。
（1）定期检查仪表周围的的环境温度，并不断改善仪表的环境对于热工仪表来说这点尤其重要，比如锅炉设备，由于存在炉皮开焊、阀门紧固不严、保温效果不好等缺陷，容易造成仪表的高温烧损，另外，对于室外锅炉来说，介质为汽和水的压力及流量检测仪表设备，冬天容易受冻导致管路冻堵无法检测或损坏。因此，必须做好仪表的保温伴热工作，最大可能的为仪表可靠运行创造条件。对于安装位置欠佳，能够移位安装的仪表尽量移位安装，避开热源。
（2）制定并执行仪表点检制度要制定确实可行的点巡检制度，定期对现场运行的仪表进行巡视检查，检查仪表周围的环境状态，是否存在不安全因素及隐患，是否存在跑、冒、滴、漏等现象，为仪表的运行创造必要的条件。
（3）开展预防性维修，对于受油污严重的各种探头，定期进行更换由于部分探头长期处于油污环境中，比如检测机械转动设备各种振动、转速、温度、位移等探头，长期存在与油系统的环境中，并且处于高频低幅的振动环境中，仪表设备容易疲劳损坏，因此，对于此种设备必须进行定期更换，防患于未然。
（4）进行设备适应性技术改造，提高设备的运行可靠性。选择适合恶劣环境的仪表设备，并对仪表周围的不利因素进行适当的防护，比如，加装防尘罩、保温保护箱、执行机构分体式改造、气动执行器气源除尘干燥处理等方法，最大限度的消除周围不利环境因素对仪表设备的影响。
（5）定期对现场的参与联锁的仪表设备进行校验联锁仪表设备对生产的顺行起到关键的作用，必须对此类重要仪表重点维护，并建立健全相应设备台帐，并在条件允许的情况下进行相关的静态或动态试验，保证仪表检测设备的准确、可靠。
（6）为提高仪表设备的可靠性，还有必要对某些重要仪表进行冗余配置在仪表检测设备中，某些重要参数直接决定着生产的顺行，有必要对其进行冗余配置，并配合自控系统进行技术处理，进一步提高仪表设备检测的可靠性。
2.2热工仪表的维修
（1）供电电源的检查当仪表出现故障时，对于配电类仪表检测设备，首先检查其电源电压是否在正常范围内，仪表设备供电大多为直流24VDC，正常电压在18—24VDC之间。若电压偏低太多或无电压，请检查上级供电部分及电缆。
（2）仪表设备固件出现问题时，最有效的方法就是进行更换由于目前仪表设备的集成度较高，特别是智能型仪表占相当的比重，经过测量发现仪表确实输出部分存在问题时，就要对仪表设备进行及时更换。
结束语
自控系统及热工仪表的维护与管理不仅仅是一项技术，而是一门切切实实的管理科学。企业设备管理工作要靠技术进步、促进生产发展和预防为主，坚持设计、制造与使用相结合，维护与计划检修相结合，修理、改造与更新相结合，专业管理和群众管理相结合，技术管理与经济管理相结合的原则，不断改善和提高技术装备素质，充分发挥设备效能，为企业的连续生产创造必要的条件。
参考文献
[1]黄汝科,亓蕾,王亮.浅谈自动化控制系统及热工仪表的维护与管理[J].信息技术与信息化,2011(4):76-78.
[2]曾强.电气热工仪表自动检测维护管理系统的应用与研究[J].中国科技投资,2013(A12):70-70.
[3]韦根原,梁新艳,杨耀权,等.热工仪表维护管理系统的设计[J].仪器仪表用户,2005,12(5):23-24.
[4]林辉.浅谈自动化控制系统及热工仪表的维护与管理[J].建材与装饰,2015(47).
[5]张连松.自动化控制系统及热工仪表的维护与管理[J].科研,2015(31):10-10.
[6]宋天云.热工仪表的维护与管理[J].科技创业家,2012(23).
[7]沈广惠.自动化控制系统及热工仪表的维护与管理[J].数字化用户,2017,23(32).
[8]李茂君.热工仪表全自动维护管理系统[J].黑龙江科学,2013,4(9):139-139.
[9]王思丛.浅谈自动化控制系统及热工仪表的维护与管理[J].数字通信世界,2016(4).