集散控制系统的现场安装与调试

关键词：集散应用程序控制系统

目前, 集散控制系统是目前工业生产控制的主流, 绝大部分的控制由其实现。集散控制的安装是系统应用到现场实际的前提, 而调试是对系统性能和应用程序功能的检验, 是系统实现特例场合的保证, 所以集散控制系统的现场安装和调试在系统从生产到应用环节中具有重要的意义。

1 集散控制系统安装

控制系统在厂商处按照设计要求完成应用程序安装和硬件系统的集成, 并经过出厂测试程序, 之后运输到现场进行下一道的工序, 即安装。安装主要包括到货后的开箱检验、安装环境即机柜间的条件检查、系统安装就位和线路连接, 其中机柜间条件检查属于通用要求, 本文不作说明。

1.1 开箱检验步骤

(1) 仔细阅读《设备装箱清单》, 检查箱子个数是否与《设备装箱清单》一致, 标记是否正确; (2) 检查包装箱的外表是否有压、挤、碰得损坏, 主要检查运输和装卸过程中是否按要求操作, 如果有问题需要用数码相机拍摄并做好记录; (3) 依次打开包装箱, 检查箱内物品是否与《设备装箱清单》上一致, 并检查各设备、部件有无损伤并做好记录。

1.2 机柜间系统安装

(1) 将DCS的各个设备 (操作员站、工程师站、服务器、通信站和控制站等) 分别就位, 在就位过程中要仔细阅读《操作站、机柜平面布置图》, 核实每个站的编号和其在图中的位置, 将每个站按要求的位置就位; (2) 拆卸各操作台和机柜内运输所设置的紧固件, 核实各站的各接地设施, 分别按要求接地; (3) 核实各站的供电接线端子和电源配电盘是否正确, 按要求接上电源; (4) 将各操作站、工程师站、服务器和通信站等外设单元按要求接上电源; (5) 检查控制站内各内部电源的开关均处于“关”位置, 将各内部电源接上; (6) 检查电源和接地连接正确; (7) 根据《系统配置图》将控制站各模块插入相应位置, 将各机柜内部信号电缆接上; (8) 按要求连上网络通信电缆。

1.3 安装质量检查

现场控制站、操作站、工程师站等安装完成后, 需要对系统的各个节点进行连接, 包括单元供电、信号、接地和通讯四个方面。

2 系统的检查与调试

集散控制系统的检查调试遵循合理的工序以确保项目的完整性和内容的深度, 以下是系统检查调试的工序和项目:系统设备的运行状态确认 (单一和网络各节点) →运行中故障连续的冗余测试→通道、精度和参数检查的I/O测试→实现自动控制的功能检查。

2.1 系统上电和测试

(1) 上电前检查。为了确保系统上电时不会损坏设备并使其处于工作状态, 需要提前对有关项目进行二次检查。 (2) 上电步骤。打开各站的供电总开关, 然后逐个打开各设备的电源, 对各个设备加电, 检查是否正常;依次接通服务器、操作站、工程师站、通信站主机和显示器电源;打开现场控制站总电源开关, 依次将各I/O站电源开关接通。 (3) 硬件测试。检查无误后逐个对系统的各个设备上电, 正常后运行厂家在设备上配置好的硬件测试程序, 完成各个设备和系统的自检功能, 确认机柜各卡件和操作站的工作良好, 系统通讯各单元运转是否正常。 (4) 软件安装。系统中使用的软件有系统软件、用户软件 (组态结果) 和数据库软件 (过程历史数据) 。 (5) 系统启动。启动网络各个节点, 确认系统状态显示正常。

2.2 冗余功能的检查

(1) 控制器冗余的检查。在操作台上调出系统状态显示画面, 确认控制器OK;在另一操作台上调出一组画面且含有一个位号, 送4m A~20m ADC信号于该位号, 记录测量值、给定值和输出值;将主控制器电源开关置于“OFF”状态, 确认冗余控制器自动投入运行, 操作台显示位号值保持不便;将主控制器电源开关恢复“ON”状态, 再确认操作台显示的位号值保持不变;对于冗余控制器重复上述工作。 (2) 控制站冗余I/O卡件的检查。 (3) 系统通讯冗余的检查。通过软件手动切换主从通讯电缆, 确认系统运行正常;或断开其中一路, 确认另一路通讯是否正常、系统工作是否正常, 恢复连接后, 通讯是否恢复正常。

2.3 应用软件检查测试

应用软件检查测试主要包括三个方面内容, 即系统组态检查、I/O测试和控制功能测试。

(1) 系统组态检查。系统组态由DCS厂家根据订货合同中“技术协议”的要求完成的, 对这部分的检查到目前为止还在由生产单位组织确认, DCS厂家协助。

(2) I/O测试。I/O测试是一种对通道、参数和精度的检查, 在室内进行。输入端在系统自身配置信号出入口接线端, 操作和确认在操作站进行。

(1) 模拟输入。调出即将测试的仪表位号, 检查信号描述和量程与设计要求一致;输入4m A~20m A信号 (或温度信号) 至相应位号的模拟输入卡通道端, 在操作台检查信号指示值应与输入的信号幅度一致;输入信号高低报警值, 确认操作画面报警状态和报警总貌画面信息显示以及报警笛音;根据点组态要求, 检查信号超限时流程图显示状态信号。

(2) 数字输入。调出即将测试的仪表位号, 在细目画面上检查信号描述与设计要求一致;在对应数字输入卡该位号通道上改变开/关状态, 在细目画面、流程图画面和组画面上确认改点状态变化;确认开关的正常/事故对应的开/合与操作站显示的状态统一。

(3) 模拟输出。从操作台画面上调出调节回路, 将回路置于“MAN”状态;连接精密电流表到对应模拟输出卡相应通道上;手动操作输出分别为0%、50%、100%, 检查电流表指示为4m A、12m A、20m A。

(3) 控制功能。DCS中控制功能是在组态中选择相应的功能块进行连接后实现, 主要实现调节功能。

(1) 单回路调节功能检查。细目画面下将控制方式置于“手动”状态, 操作输出同时检查流程图画面OP值跟随变化, 同时确认SP跟踪PV值;将控制方式置于“自动”状态, 改变SP值, 检查输出变化方向确定控制正/反作用。

(2) 串级控制调节功能检查。主调节器按照单回路调节功能检查;副调节器控制方式置于自动或手动 (AUTO/MAN) , 确认主调节器操作功能无效;副调节器控制方式置于串级 (C A S) , 主调节器控制方式置于“手动” (MAN) , 手动输出主调节器输出, 检查副调节器的SP值跟随变化, 同时检查副调节器的控制作用方向。

(3) 逻辑运算。DCS系统一般完成常规逻辑控制或顺序控制, 而紧急停车系统和安全仪表保护系统使用专门的控制系统。