1、DCS系統安裝調試基本程序、技術要素及設備安全檢測措施王 新 勝概述DCS系統，通常稱為集散型控制系統，也稱為分散控制系統、分布控制系統。它是儀表技術、控制技術、計算機技術、通信技術等相互滲透、共同發展形成的生產過程控制和管理技術，已廣泛應用在一些行業的生產裝置中，DCS的安裝調試是現場的一項重要工作。DCS的發展已經歷了幾代產品，制造廠家眾多，各種系統的體系結構和功能有所不同。 DCS的控制對象和規模也多種多樣。近年來，DCS控制系統廣泛應用于石油、化工、冶金等行業的各種生產裝置中，本文根據 DCS的共同特點，總結近年來， 一些 DCS裝置安裝調試的實踐， 對 DCS安裝調試的基本程序和技術

2、要點進行說明。一、DCS系統安裝調試的總程序大中型 DCS項目的建設周期，隨同裝置的設計、采購、制造、安裝到投產，往往需要 2 年左右。目前使用的DCS控制系統中，除常規的熱工量，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。在項目的建設現場， DCS包括儀表施工在內，整個安裝調試時間大約安排6 個月。 DCS通常要在制造廠內進行試組裝和出廠調試，建設現場的工作包括中央控制室和生產裝置兩個區域。DCS的現場安裝調試總程序如圖 A所示：中央控制室裝置現場土建驗收、基礎準備就

3、地儀表單體調校硬件安裝就地儀表安裝硬件調試匯線槽安裝軟件調試冷態回路調試電纜敷設DCS 與就地儀表線路連接熱態回路調試系統綜合調試DCS 投運及配合裝置試件圖 A DCS 安裝調試總程序總程序的安排有以下特點：(1) 充分保證整個生產裝置的施工進度。 儀表自控專業要配合全裝置的施工，就地儀表的施工進度受到其它專業制約，而中控室的工作則相對獨立。合理組織安裝調試的交叉施工，做好與土建、電氣、設備、工藝等專業的協調工作，可以加快工程進度。(2) 通過冷態系統調試充分發現和及早處理 DCS設計、設備制造的遺留問題和安裝問題，確保工程質量，同時也為最終的系統調試作好準備。DCS的正常運行為裝置工藝試車

4、和順利投產提供了操作控制上的質量保證。(3) 根據總程序，通過對有關系統構成、 ，功能、外部聯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、分層次安裝調試，合理隔離，逐步開通，從而有利于系統調試中的安全，減少故障發生。二、 DCS的安裝程序及重點技術要素：1中控室內 DCS的硬件安裝程序（如圖 B）。安裝方案及工具準備DCS 設備開箱檢驗土建驗收、安裝尺寸接地裝置匯線槽安裝核對、基礎安裝預埋安裝中控室空調編制電纜敷設表、匯線槽、管溝及活動安裝投用地板下的電纜通道布置準備DCS 機柜、操作臺、輔助設備安裝機柜內插卡、部件安裝檢查接地系統連接和檢查測試電源系統安裝調試

5、通信電纜連接和檢查DCS 硬件軟件調試及冷態回路調試裝置區、匯線槽及中控室的電纜敷設DCS 接線柜與裝置區的線路端子連接（系統調試）（圖 B）DCS的硬件安裝程序2電源系統部分：DCS 的電源系統一般包括直流電源系統、 交流電源系統和不間斷電源(UPS)系統。在 DCS通電前，供電電源系統應調試完畢并正常運行，以保證DCS的連續通電調試。 系統安裝調試的重點要注意不同電源系統，不同電壓等級電源之間的電氣隔離。除了自控系統本身的電源與信號隔離外，還不能忽視與電氣專業的聯鎖中的隔離問題。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

6、交叉時應以垂直角度交叉。 在匯線槽內不同類型電纜要分槽敷設。活動地板下的電纜要各自形成路徑，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接地系統部分：DCS 及其輔助裝置，以及整個裝置的自控系統，都對接地有嚴格的要求，不同類型的接地系統不能相混。在DCS通電調試前 , 必須完成接地系統的連

7、接和測試。在線路中，正確地屏蔽和接地，可抑制大部分干擾。接地系統的連接影響著各電源系統、信號系統、DCS及儀表設備的正常運行和安全。典型的接地系統如圖 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。接地系統接地對象接地母線接地極專業本質安全信號地系統接地屏蔽地保護地儀工作接地和模擬地屏蔽接地數字地信號地功率地表屏蔽地直流地保護（安全） 機柜殼體地接地匯線槽電支座地電氣保護接 交流地氣地工廠接地網圖 C典型的接地系統接地系統安裝應重點注意下列問題：(1)DCS和儀表系統接地要與電氣系統接地分開。DCS各類接地系統要分開母線自成系統連到接地極上。不能接錯地母線

8、的連接點，接錯一點就使系統混地。(2) 信號電纜屏蔽線應單端接地。 屏蔽板應與機殼接地相連， 構成等電位屏蔽。(3) 接地系統的接地電阻值應符合設計要求。(4) 安裝中應注意， 防止人體和環境產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硬件調試硬件調試的一般程序如下：1接地測試(1) 不同接地系統間的隔離檢測。(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、開關的供電電壓。(2) 測量各電源調節器的各種輸出電壓。(3) 測量各單元插卡上的各類供電電壓及檢查

9、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。4機柜內風扇檢查5操作站通電檢查通電正常后裝入有關軟件。6機柜插卡通電檢查單元插卡信號燈狀態檢查。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試。9輔助機柜硬件測試安全柵、繼電器、變送轉換單元等的調試檢測。10管理 ( 上位 ) 計算機開通測試四、 DCS軟件調試DCS軟件按功能主要組成如下：DCS軟件系統軟件應用軟件程序設計系統診斷程序操作系統過程監視程序過程控制計算程序檢測數據處理報警操作服務判

10、斷分析開環控制閉環控制事故處理公共應用程序對 DCS軟件，在安裝調試階段主要是通過操作站的各項功能的檢查、組態檢查和系統回路調試來進行檢查測試。調試程序按下列項目安排。1操作站功能測試按照操作手冊的說明逐項檢查以下有關功能：序號A 操作員功能B 工程師1操作監視功能（報警、狀態、控制、調整、畫1）系統建立功能面）2用戶定義功能（圖形、畫面、展開）2）系統測試功能（反3趨勢記錄功能饋控制測試、順序控4信息功能（報警、傳送、保存）制測試）5過程報告功能（狀態、歷史）3）系統維護功能6 音響功能7運行管理功能（打印、記錄）4）系統管理功能8 操作應用功能（功能鍵、拷貝）2. 組態測試DCS的組態功能

11、一般包括：(1) 數據庫生成。(2) 歷史庫生成。(3) 圖形生成。(4) 報表生成。(5) 順序控制生成。(6) 連續調節功能。安裝后測試組態軟件，主要方法是按照組態設計 ( 數據 ) 表，從操作站上通過各種鍵盤操作調出組態的有關顯示畫面仔細核對。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的系統調試DCS是否能按照工程設計要求對生產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綜合調試來確認。系統調試的一般程序如下：(1) 單回路和復雜回路的調試。(2) 聯鎖系

12、統調試。(3) 程控系統調試。(4) 特殊系統調試。上述調試工作分冷態和熱態兩個階段安排。最后，要結合調試進行參數整定。此時， DCS即可全部投入運行。配合裝置的單機試車和聯動試車。系統調試工作需要設計、制造、施工、生產操作人員幾方面的配合，由儀表、電氣、工藝等專業對系統的一些控制功能和數據共同檢查確認。六、 DCS調試的技術要領：1調試的覆蓋技術所有儀表的單體調試應按檢查表逐項完成，并分別記錄。系統調試要求確認所有單元、所有回路都已投入系統網絡正常運行，并進行了正常的數據通信。確認回路中的儀表部件都已工作并參與了回路調試，其性能、參數符合技術要求，回路已對工藝過程起到了檢測控制作用，回路與回

13、路之間、系統與系統之間的信號傳送和聯鎖等相互關系都符合設計和生產要求。調試覆蓋應分別按調試計劃，系統結構圖、回路圖和接線圖、邏輯圖、程序表等分系統、分單元、分回路進行確認，并在圖上作出調試標記，完成調試記錄。2調試的模擬技術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的信號。在冷態調試階段則可從輸入輸出接線柜端子上送入毫安、毫伏、電阻或接點狀態信號，或其它特殊信號。采用通用或專用的信號源儀器和數字式儀表，保證精度要求。冷態調試時因負載未接通輸出端，應以規定的負載電阻 ( 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， 保證回路在調試中的正常工作和獲得調

14、試結果。聯鎖系統的調試需要有模擬板，用一系列小型開關和信號模擬各輸入輸出點的“ 0”或“ l ”狀態，并設置一定數量的模擬信號發生器提供調試所需的模擬信號。3人機對話技術充分利用操作站鍵盤和顯示功能，根據 DCS輸入輸出點的類型和數量合理進行系統調試的分組和 CRT畫面顯示的分工， 可以加快進行系統調試中的各項操作和及時觀測記錄數據。4故障診斷技術DCS調試中所出現的故障來源于設計錯漏、制造質量問題、安裝質量問題和操作調試錯誤。發現故障后，可通過對硬件、軟件故障狀態的分析，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、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

15、件故障則要修改程序和組態數據。5其它標準儀器、專用儀器的準備，通訊呼叫系統的開通， DCS制造和工程設計文件的會審和掌握，也都是調試工作不可缺少的技術環節。七 DCS設備安全檢測措施：由于 DCS系統設備造價較高，施工企業在對其進行調試的過程中，如果發生設備損壞事故，其后果是嚴重的。如何采取有效措施，防止 DCS系統設備在調試過程中的安全，是負責調試工作的有關人員必須重視的問題。按照常規的施工順序， DCS主機設備安裝就位后，進行系統回路配校線，配校線完成后，主機及外部系統先后送電，進行調試工作。這個過程中，從配校線完到主機、外部系統送電，對系統而言就再沒有什么檢查、復核的步驟。由于傳統的校線

16、只能對照圖紙檢查是否接線位置有誤，而對于監控回路形成后，外部信號是否在正常的范圍內，卻不是校線所能判斷的。在系統送電肘，調試人員對由外部進入 DCS主機的信號是否都正常不能做到心中有數， 要等到系統送電后，在主機 CRT上觀察到出現異常才能去查找原因。由于此時強電系統信號也已進入系統， 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，所以用傳統辦法檢查系統，從 CRT上看到異常時，往往后果已無法挽回。因此，在外部系統與主機送電前 先用儀器逐一檢查各I O回路的信號范圍，確認外部系統安全無誤后，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，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