DCS系統(tǒng)調(diào)試中保證設備安全的一個重要步驟.doc

1、DCS系統(tǒng)安裝調(diào)試基本程序、技術(shù)要素及設備安全檢測措施王 新 勝概 述 DCS系統(tǒng)，通常稱為集散型控制系統(tǒng)，也稱為分散控制系統(tǒng)、分布控制系統(tǒng)。它是儀表技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)等相互滲透、共同發(fā)展形成的生產(chǎn)過程控制和管理技術(shù)，已廣泛應用在一些行業(yè)的生產(chǎn)裝置中，DCS的安裝調(diào)試是現(xiàn)場的一項重要工作。DCS的發(fā)展已經(jīng)歷了幾代產(chǎn)品，制造廠家眾多，各種系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和功能有所不同。DCS的控制對象和規(guī)模也多種多樣。近年來，DCS控制系統(tǒng)廣泛應用于石油、化工、冶金等行業(yè)的各種生產(chǎn)裝置中，本文根據(jù)DCS的共同特點，總結(jié)近年來，一些DCS裝置安裝調(diào)試的實踐，對DCS安裝調(diào)試的基本程序和技術(shù)要點進行

2、說明。一、 DCS系統(tǒng)安裝調(diào)試的總程序 大中型DCS項目的建設周期，隨同裝置的設計、采購、制造、安裝到投產(chǎn)，往往需要2年左右。目前使用的DCS控制系統(tǒng)中，除常規(guī)的熱工量，如溫度、壓力、流量、液位、位移等作為被控對象外，還將供電、動力部分的電壓、電流等電量也作為監(jiān)控范圍，以致其被控對象信號電壓從毫伏級至幾百伏，且信號種類多，線路也較復雜。在項目的建設現(xiàn)場，DCS包括儀表施工在內(nèi)，整個安裝調(diào)試時間大約安排6個月。DCS通常要在制造廠內(nèi)進行試組裝和出廠調(diào)試，建設現(xiàn)場的工作包括中央控制室和生產(chǎn)裝置兩個區(qū)域。DCS的現(xiàn)場安裝調(diào)試總程序如圖A所示：中央控制室 裝置現(xiàn)場就地儀表單體調(diào)校土建驗收、基礎準備硬

3、件 安 裝就地儀表安裝硬件調(diào)試匯線槽安裝軟件調(diào)試電纜敷設冷態(tài)回路調(diào)試DCS與就地儀表線路連接熱態(tài)回路調(diào)試系統(tǒng)綜合調(diào)試DCS投運及配合裝置試件 圖A DCS安裝調(diào)試總程序總程序的安排有以下特點： (1)充分保證整個生產(chǎn)裝置的施工進度。儀表自控專業(yè)要配合全裝置的施工，就地儀表的施工進度受到其它專業(yè)制約，而中控室的工作則相對獨立。合理組織安裝調(diào)試的交叉施工，做好與土建、電氣、設備、工藝等專業(yè)的協(xié)調(diào)工作，可以加快工程進度。 (2)通過冷態(tài)系統(tǒng)調(diào)試充分發(fā)現(xiàn)和及早處理DCS設計、設備制造的遺留問題和安裝問題，確保工程質(zhì)量，同時也為最終的系統(tǒng)調(diào)試作好準備。DCS的正常運行為裝置工藝試車和順利投產(chǎn)提供了操作控

4、制上的質(zhì)量保證。 (3)根據(jù)總程序，通過對有關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成、，功能、外部聯(lián)系和建設總進度的綜合分析，便于制訂具體的工作日程計劃，做到對DCS分單元、分層次安裝調(diào)試，合理隔離，逐步開通，從而有利于系統(tǒng)調(diào)試中的安全，減少故障發(fā)生。二、DCS的安裝程序及重點技術(shù)要素：1中控室內(nèi)DCS的硬件安裝程序（如圖B）。DCS設備開箱檢驗安裝方案及工具準備匯線槽安裝接地裝置預埋安裝土建驗收、安裝尺寸核對、基礎安裝 編制電纜敷設表、匯線槽、管溝及活動地板下的電纜通道布置準備中控室空調(diào)安裝投用DCS機柜、操作臺、輔助設備安裝機柜內(nèi)插卡、部件安裝檢查接地系統(tǒng)連接和檢查測試電源系統(tǒng)安裝調(diào)試通信電纜連接和檢查DCS硬件軟件調(diào)

5、試及冷態(tài)回路調(diào)試裝置區(qū)、匯線槽及中控室的電纜敷設DCS接線柜與裝置區(qū)的線路端子連接 （系統(tǒng)調(diào)試） （圖B）DCS的硬件安裝程序2電源系統(tǒng)部分： DCS的電源系統(tǒng)一般包括直流電源系統(tǒng)、交流電源系統(tǒng)和不間斷電源(UPS)系統(tǒng)。在DCS通電前，供電電源系統(tǒng)應調(diào)試完畢并正常運行，以保證DCS的連續(xù)通電調(diào)試。系統(tǒng)安裝調(diào)試的重點要注意不同電源系統(tǒng)，不同電壓等級電源之間的電氣隔離。除了自控系統(tǒng)本身的電源與信號隔離外，還不能忽視與電氣專業(yè)的聯(lián)鎖中的隔離問題。3電纜敷設部分：敷設儀表電纜和通信電纜應注意下列問題： (1)本安電纜、信號電纜與電源線路要分開敷設，不可避免交叉時應以垂直角度交叉。在匯線槽內(nèi)不同類型電

6、纜要分槽敷設?；顒拥匕逑碌碾娎|要各自形成路徑，互相保持距離。特別注意中控室入口不要混亂。 (2)電纜敷設中不應有中間接頭。各類端子都應連接牢固。 (3)總線及有關(guān)通信電纜要使用專用電纜，按制造廠的要求連接，一般都有規(guī)定的長度，并且配好接頭，編上號。 (4)光纖電纜采用專用接頭，注意保持接頭的清潔干燥。 (5)敷設電纜和校線接線應有方案，以便提高工作效率，防止錯線。 (6)備用電纜芯線應接地。4接地系統(tǒng)部分： DCS及其輔助裝置，以及整個裝置的自控系統(tǒng)，都對接地有嚴格的要求，不同類型的接地系統(tǒng)不能相混。在DCS通電調(diào)試前,必須完成接地系統(tǒng)的連接和測試。在線路中，正確地屏蔽和接地，可抑制大部分干擾

7、。接地系統(tǒng)的連接影響著各電源系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、DCS及儀表設備的正常運行和安全。 典型的接地系統(tǒng)如圖C所示。儀表接地極與電氣接地極是否共用以及具體的接地方式應按工程設計要求進行安裝。接地系統(tǒng)接地對象接地母線接地極專業(yè)本質(zhì)安全系統(tǒng)接地信號地屏蔽地保護地儀表工作接地和屏蔽接地模擬地數(shù)字地信號地功率地屏蔽地直流地保護（安全）接地機柜殼體地匯線槽支座地電氣電氣保護接地交流地工廠接地網(wǎng)圖C典型的接地系統(tǒng)接地系統(tǒng)安裝應重點注意下列問題： (1)DCS和儀表系統(tǒng)接地要與電氣系統(tǒng)接地分開。DCS各類接地系統(tǒng)要分開母線自成系統(tǒng)連到接地極上。不能接錯地母線的連接點，接錯一點就使系統(tǒng)混地。 (2)信號電纜屏蔽線應單端

8、接地。屏蔽板應與機殼接地相連，構(gòu)成等電位屏蔽。(3)接地系統(tǒng)的接地電阻值應符合設計要求。 (4)安裝中應注意，防止人體和環(huán)境產(chǎn)生的靜電損害電子元器件。機柜上不要存在不接地的孤立金屬導體。三、DCS硬件調(diào)試 硬件調(diào)試的一般程序如下：1接地測試 (1)不同接地系統(tǒng)間的隔離檢測。 (2)接地電纜、母線、接地端子的連通試驗。 (3)接地電阻測試。2線路檢測 檢查安裝完畢的線路、母線、接線端子的連接情況。3電源測試 (1)測量各電源母線、開關(guān)的供電電壓。 (2)測量各電源調(diào)節(jié)器的各種輸出電壓。 (3)測量各單元插卡上的各類供電電壓及檢查所有電壓指示(顯示)。 (4)UPS及備用電源的供電操作及性能測試。

9、4機柜內(nèi)風扇檢查5操作站通電檢查通電正常后裝入有關(guān)軟件。6機柜插卡通電檢查單元插卡信號燈狀態(tài)檢查。7DCS硬件及通訊綜合檢查通過操作站屏幕顯示，利用DCS測試、診斷功能檢查所有硬件單元及通信網(wǎng)絡。8DCS輔助設備檢測打印機、硬拷貝、報警器、記錄儀等的通電和功能檢查調(diào)試。9輔助機柜硬件測試安全柵、繼電器、變送轉(zhuǎn)換單元等的調(diào)試檢測。10管理(上位)計算機開通測試四、DCS軟件調(diào)試 DCS軟件按功能主要組成如下： 程序設計系統(tǒng)系統(tǒng)軟件 診斷程序 操作系統(tǒng) 檢測 DCS軟件 數(shù)據(jù)處理 過程監(jiān)視程序 報警 操作服務 應用軟件 判斷分析 過程控制計算程序 開環(huán)控制 閉環(huán)控制 事故處理 公共應用程序 對DC

10、S軟件，在安裝調(diào)試階段主要是通過操作站的各項功能的檢查、組態(tài)檢查和系統(tǒng)回路調(diào)試來進行檢查測試。調(diào)試程序按下列項目安排。1操作站功能測試序號A操作員功能B工程師1操作監(jiān)視功能（報警、狀態(tài)、控制、調(diào)整、畫面）1）系統(tǒng)建立功能2用戶定義功能（圖形、畫面、展開）2）系統(tǒng)測試功能（反饋控制測試、順序控制測試）3趨勢記錄功能4信息功能（報警、傳送、保存）5過程報告功能（狀態(tài)、歷史）3）系統(tǒng)維護功能6音響功能7運行管理功能（打印、記錄）4）系統(tǒng)管理功能8操作應用功能（功能鍵、拷貝）按照操作手冊的說明逐項檢查以下有關(guān)功能：2.組態(tài)測試DCS的組態(tài)功能一般包括：(1)數(shù)據(jù)庫生成。(2)歷史庫生成。(3)圖形生成

11、。(4)報表生成。(5)順序控制生成。 (6)連續(xù)調(diào)節(jié)功能。安裝后測試組態(tài)軟件，主要方法是按照組態(tài)設計(數(shù)據(jù))表，從操作站上通過各種鍵盤操作調(diào)出組態(tài)的有關(guān)顯示畫面仔細核對。3DCS的冗余、故障診斷等功能測試。屬于設備檢驗范圍，一般不在安裝階段進行。4DCS與PLC(可編程序控制器)的特殊的專用程序的測試，按設計說明進行。五、DCS的系統(tǒng)調(diào)試DCS是否能按照工程設計要求對生產(chǎn)裝置過程進行檢測控制，最后要通過完整的回路試驗和系統(tǒng)綜合調(diào)試來確認。系統(tǒng)調(diào)試的一般程序如下：(1)單回路和復雜回路的調(diào)試。(2)聯(lián)鎖系統(tǒng)調(diào)試。 (3)程控系統(tǒng)調(diào)試。(4)特殊系統(tǒng)調(diào)試。上述調(diào)試工作分冷態(tài)和熱態(tài)兩個階段安排。最

12、后，要結(jié)合調(diào)試進行參數(shù)整定。此時，DCS即可全部投入運行。配合裝置的單機試車和聯(lián)動試車。系統(tǒng)調(diào)試工作需要設計、制造、施工、生產(chǎn)操作人員幾方面的配合，由儀表、電氣、工藝等專業(yè)對系統(tǒng)的一些控制功能和數(shù)據(jù)共同檢查確認。六、DCS調(diào)試的技術(shù)要領(lǐng)：1調(diào)試的覆蓋技術(shù)所有儀表的單體調(diào)試應按檢查表逐項完成，并分別記錄。系統(tǒng)調(diào)試要求確認所有單元、所有回路都已投入系統(tǒng)網(wǎng)絡正常運行，并進行了正常的數(shù)據(jù)通信。確認回路中的儀表部件都已工作并參與了回路調(diào)試，其性能、參數(shù)符合技術(shù)要求，回路已對工藝過程起到了檢測控制作用，回路與回路之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的信號傳送和聯(lián)鎖等相互關(guān)系都符合設計和生產(chǎn)要求。調(diào)試覆蓋應分別按調(diào)試計劃，

13、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、回路圖和接線圖、邏輯圖、程序表等分系統(tǒng)、分單元、分回路進行確認，并在圖上作出調(diào)試標記，完成調(diào)試記錄。2調(diào)試的模擬技術(shù)輸入信號的模擬應從變送器、檢測元件和輸入端送入模擬過程參數(shù)的信號。在冷態(tài)調(diào)試階段則可從輸入輸出接線柜端子上送入毫安、毫伏、電阻或接點狀態(tài)信號，或其它特殊信號。采用通用或?qū)Ｓ玫男盘栐磧x器和數(shù)字式儀表，保證精度要求。冷態(tài)調(diào)試時因負載未接通輸出端，應以規(guī)定的負載電阻(模擬輸出)、電壓相符的信號燈(接點輸出)等進行輸出負載模擬，保證回路在調(diào)試中的正常工作和獲得調(diào)試結(jié)果。聯(lián)鎖系統(tǒng)的調(diào)試需要有模擬板，用一系列小型開關(guān)和信號模擬各輸入輸出點的“0”或“l(fā)”狀態(tài)，并設置一定數(shù)量的模擬

14、信號發(fā)生器提供調(diào)試所需的模擬信號。3人機對話技術(shù)充分利用操作站鍵盤和顯示功能，根據(jù)DCS輸入輸出點的類型和數(shù)量合理進行系統(tǒng)調(diào)試的分組和CRT畫面顯示的分工，可以加快進行系統(tǒng)調(diào)試中的各項操作和及時觀測記錄數(shù)據(jù)。4故障診斷技術(shù)DCS調(diào)試中所出現(xiàn)的故障來源于設計錯漏、制造質(zhì)量問題、安裝質(zhì)量問題和操作調(diào)試錯誤。發(fā)現(xiàn)故障后，可通過對硬件、軟件故障狀態(tài)的分析，利用DCS的維護診斷軟件功能，初步判斷故障范圍，然后按系統(tǒng)、單元、插件、模塊、元件和線路進行檢測，對故障定位和查明原因。軟件故障則要修改程序和組態(tài)數(shù)據(jù)。5其它 標準儀器、專用儀器的準備，通訊呼叫系統(tǒng)的開通，DCS制造和工程設計文件的會審和掌握，也都是

15、調(diào)試工作不可缺少的技術(shù)環(huán)節(jié)。七DCS設備安全檢測措施：由于DCS系統(tǒng)設備造價較高，施工企業(yè)在對其進行調(diào)試的過程中，如果發(fā)生設備損壞事故，其后果是嚴重的。如何采取有效措施，防止DCS系統(tǒng)設備在調(diào)試過程中的安全，是負責調(diào)試工作的有關(guān)人員必須重視的問題。按照常規(guī)的施工順序，DCS主機設備安裝就位后，進行系統(tǒng)回路配校線，配校線完成后，主機及外部系統(tǒng)先后送電，進行調(diào)試工作。這個過程中，從配校線完到主機、外部系統(tǒng)送電，對系統(tǒng)而言就再沒有什么檢查、復核的步驟。由于傳統(tǒng)的校線只能對照圖紙檢查是否接線位置有誤，而對于監(jiān)控回路形成后，外部信號是否在正常的范圍內(nèi)，卻不是校線所能判斷的。在系統(tǒng)送電肘，調(diào)試人員對由外部

16、進入DCS主機的信號是否都正常不能做到心中有數(shù)，要等到系統(tǒng)送電后，在主機CRT上觀察到出現(xiàn)異常才能去查找原因。由于此時強電系統(tǒng)信號也已進入系統(tǒng)，一旦高電壓因連接有誤等原因串人信號通道，就會造成接口模板在通電時損壞，特別對熱電偶輸入模塊而言，其信號電平是毫伏級，只要十幾伏電壓就可將模板損壞，所以用傳統(tǒng)辦法檢查系統(tǒng)，從CRT上看到異常時，往往后果已無法挽回。因此，在外部系統(tǒng)與主機送電前先用儀器逐一檢查各IO回路的信號范圍，確認外部系統(tǒng)安全無誤后，再與主機連接送電。具體作法如下；（1）.首先送電前先將外部系統(tǒng)與主機脫開，對一些模板上活動的端子排，可將其從模板上拔下(檢查后再插上，如Honewell公司產(chǎn)品)；或拔下插件板，使主機與外部有效脫離。（2）.然后用萬用表高電壓檔逐一檢查每個回路，看是否有高電壓存在。（3）.最后用數(shù)字多用表逐一檢查各電路信號電平。 這樣檢查后可得到的后果是： (1)回路是有源輸入回路或外部電源受控的輸出回路，被檢查到的信號在設計許可的范圍內(nèi)，則該回路信號對主機而言是安全的。 (2)回路是無源輸入回路(主機提供信號電源的回路)或主機輸出信號的控制回路，檢測到無信號電壓出現(xiàn)，則該回路是安全的。(3).不論是何種回路，若檢測到