DCS调试方案11207.pdf

SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 1 目 录 0 前言 1 概述 2 编制依据 3 仪表施工程序 4 主要调试方法 5 DCS系统现场调试中的故障诊断与处理 6 劳动力组织 7 施工技术及安全措施 SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 2 0 前言 本方案主要借鉴类似工程项目并运用以往施工项目如：北京化工实验厂 13.2 万吨/年尿素、九江化工厂环氧丙烷、北京东方化工厂 16 万吨/年乙烯、九江石化总厂52 万吨/年尿素、吉林乙烯“双苯”工程等装置中DCS集散型控制系统以及江西贵溪化肥厂磷酸氟化铝装置由法国引进的PLC程控系统安装调试的成功经验所编制的。由于本工程的自控施工图纸及DCS系统的软件、硬件资料暂无，此方案有待于资料齐全后加以充实、完善，作为配合或共同进行DCS集散型控制系统调试的作业指导书。1 概述 本装置具有很高的自动化水平，其主体装置及主要生产工艺过程通过DCS过程控制计算机和操作站对生产过程中的工艺参数实行集中显示、监测、报警、联锁。该工程DCS从功能层次上系统可分为二级，第一级是过程控制级，过程控制微处理机直接与现场各类仪表（如变送器、执行器等）相连，接收生产过程的模拟量、数字量、脉冲量、输出数字量，并对信号进行安全隔离和模拟/数字量值转换。对所连接的装置实施监测、控制，同时向上与操作站计算机相连，接收上层的管理信息，并向上传递装置的特性数据和采集到实时数据。第二级为过程管理级，是以操作站、工程师站为核心的管理计算机系统，通过CRT打印机、操作盘等综合监视过程的所有信息,集中显示操作，控制回路组态和参数修改、优化过程处理等。本工程自控系统是以中央控制室操作站为中心的多层网络，有机整体。控制室与装置间的系统调试密不可分，调试工作在DCS系统安装中显得尤为重要和复杂，需要有与之相适应的施工组织和施工方法。2 编制依据 2.1 青海山川矿业发展股份有限公司年产 4.5 万吨碳酸锶建设项目主厂房土建施工和安装工程施工招标书。2.2 工业自动化仪表工程施工及验收规范（GB50093-2002）。2.3 自动化仪表安装工程质量检验评定标准（GBJ131-90）。3 仪表施工程序 3.1 根据该工程的特点（DCS集散型控制系统），宜将整个仪表安装工程施工分成二条独立的作业线，进行平行施工，见下图：SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 3 调 试 交 底 调 试 准 备 校对控制程序 DCS硬件调试 DCS软件调试 控制室仪表系统调试 图纸会审施工组织设计 人员机具 仪表一次校验配合工艺安装在线仪表 DCS控制系统联调 配合装置单体试车 装置联动试车热态调试 化 工 投 料 仪表系统安装方案 系统安装准备 加工预制仪表预组装 盘柜箱操作台就位 桥架安装接线箱安装 仪表安装配管电缆敷设 SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 4 仪表及DCS施工总程序 3.2 施工顺序的安排 3.2.1 施工人员进入现场后，要认真、细致地做好施工准备，在早期现场条件不具备时，应尽可能大的进行各类仪表系统、部件的予组装，管、支架的予制。与此同时，进行现场仪表的一次调试，箱、柜、操作台及辅助设备的安装、校接线等工作。3.2.2 中期密切配合工艺安装人员进行调节阀、流量计、孔板、一次取温、取压部件的施工。应“化整为块”“见缝插针”逐步完善电缆桥架、线、支架及一次仪表的安装。同时在控制室内进行以端子排为界的控制室内DCS集散型系统的硬件调试，应用软件的功能测试，通过控制室内系统的局部调试，将大量的问题暴露于早期，实行质量予控，为系统的联调打下坚实的基础。3.2.3 后期视现场仪表系统完成状况，按完成的先后顺序及工艺单机试车控制点，逐步完成系统联调工作，达到与工艺配管同步施工的目标。3.3 DCS系统调试程序图如下：SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 5 熟悉逻辑程序 设计或国外专家交底 引进DCS系统翻译 调试交底 人员器具表格 DCS系统安装 电源系统调试 接地系统测试 电源系统测试 空调投用 CPU过程接口调试 工程师工作站调试 打印机拷贝机调试 CRT显示屏幕调试 过程控制调试 命令管理系统控制站调试 通用控制台调试 回路冷态调试 应用软件试验功能 安全隔离系统调试 操作站组冷态调试 系统调试准备 硬件调试 控制室局部冷态调试、软件调试 仪电联试、热态调试 现场仪表单体校验 现场仪表系统安装 计算机系统通电检查 SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 6 DCS系统调试程序图 3.4 调试顺序安排要点 3.4.1 计算机系统开始调试之前，要对盘、机、柜的安装进行全面检查，对系统的电缆和管线安装进行检查和试验，确认具备调试条件后，先测试和开通辅助系统。如：交直流电源、本质安全接地、系统工作接地和安全保护接地、仪表气源系统、照明系统及空调系统。3.4.2 对DCS系统的操作站，机柜单元进行调试，检查各插卡部件的技术性能，均应符合各设计说明书的要求，与此同时利用控制室和合适的调试室对现场仪表进行安装前单体调试，做好记录。3.4.3 计算机系统各单元开通后，按回路图对各种输入回路和输出回路进行系统调试,调整测量和控制精度，检查各有关功能。先试简单回路，再试复杂回路，在系统正常后，对控制回路的PID调节参数、测温信号的折线数据、CRT显示的单位和小数点，报警元件的给定点等等参数进行测定测试，此后，对各回路保持通电状态。4 主要调试方法 4.1 系统调试的覆盖方法 4.1.1 硬件调试项目覆盖 将所有单元、台件分类制定调试表格，将具体的检查、确认、测量，所要求的正确状态、标准数据和允许误差填好，调试时按表格次序逐一检查、测量，并填入实际结果数据。4.1.2 软件调试覆盖 计算机软件已经过制造厂的调试，现场调试工作主要是检查使用系统软件，对应用软件进行结构性测试和功能性测试，覆盖内容为：4.1.2.1 根据操作站说明书和操作卡对系统基本功能逐项试验。4.1.2.2 根据设计组态数据表或规格书对程序和模块的组态数据进行校对，修改完善。现场与控制室接线连通 回路 调试 联锁系统调试 复杂系统调试 应用软件调试 报警系统调试 程控系统调试 参数数据给定 系统投入生产过程控制 联动试车 仪电机联试 单体试车 SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 7 4.1.2.3 利用功能画面、窗口、菜单等按设计程序图通过冷态调试对应用程序进行试验。4.1.2.4 在系统调试中进行参数给定、程序启动和投入过程控制。4.1.3 单回路调试覆盖 根据回路接线图将输入、输出信号按模拟量输入、输出，数字量输入、输出和电阻、毫伏、伏、毫安、脉冲、接点等类型，分类并按其范围和特点分成调试组，排出调试顺序。无论一个回路的调试分几个部分完成，每完成一部分即用色笔在回路图上对已调试的线路和单元作上标记，标记布满线路则表示此回路调试覆盖完毕，简单清晰，同时做相应的数据记录。要点：4.1.3.1 输入信号从回路的起点元件开始，输出信号到回路的终端元件。注意回路的分支、指示、记录、报警回路等可同时试验。4.1.3.2 每个回路调试前，再测试核对一次线路，正确无误后通电，调试完后在现场挂牌，投入运行，并及时向用户交接。4.1.4 联锁回路调试覆盖 利用设计逻缉图，如无逻缉图则将线路图整理成逻辑测试图，然后对联锁系统进行逻缉功能调试。要点：4.1.4.1 测试前核对逻缉，逻缉“1”“0”的条件和结果需双重测试，在逻缉图上做标记，不遗漏设计需要的逻辑功能，也不能出现多的逻辑功能。4.1.5 程序控制系统调试覆盖 按程序表逐步测试,对每一步都进行条件、各元件状态、程序时间全面检查试验。4.2 系统调试中的模拟方法 系统调试中采用综合模拟方法的目的，是为在系统投入生产过程之前，完整、真实地模拟过程参数进行系统状态调试。4.2.1 输入信号模拟 从系统输入端送入模拟过程变量的相应信号，使用 0.05 级经计量局检定合格的数字电压表和数字压力表作为标准表，保证精度和提高效率。4.2.2 输出负载模拟 冷态调试时，现场负载不接入，对模拟量输出负载可在控制室输出端子上接入 SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 8 与负载对应的小功率电阻，使DCS上的CRT显示正常。数字输出信号的负载需要时，可用信号灯模拟。热态调试前拆除模拟负载。4.2.3 系统模拟 主要用于复杂而重要的联锁系统的冷态调试。制作模拟板，数字信号用开关和信号灯模拟，模拟量信号可用简易电子元件线路板产生。4.2.4 故障模拟 主要目的是检查计算机系统对故障的检测诊断和冗余功能，送入越限信号、故障接点信号，测试操作站的显示状态。用切断电源、切断负载、拨出插卡、人为调整和临时跨越接线等方法模拟故障状态，测试操作站对相应故障的检测诊断的冗余功能。4.3 调试中的人机对话 利用DCS操作站和其它人机接口的功能，如各单元插卡的发光二极管显示，以及现场的显示操作部分等，或在必要时在端子上插入临时的人机接口，提高系统调试的速度、效率和准确性。要点：4.3.1 三个CRT画面同时进行三个回路的调试。经合理分工、分组配合也可同时调试一个回路的不同画面。运行操作时三屏幕常分别用来进行总貌显示、报警显示、编组显示。调试检测控制回路时要以点画面为主。4.3.2 数据通道按三级优先权通讯，对不同的功能画面扫描周期不相同，注意调试中的相应等待、监视延时，不要急于对话。延时也包括调节元件的滞后，如向调节阀发出输出改变信号后需等待阀的行程动作时间，与现场联系要利用对讲机。5 DCS系统现场调试中的故障诊断与处理 DCS集散型控制系统尽管有很多的优越性，给现场安装调试带来了很多方便条件，然而要保证控制系统上的输入输出点顺利开通，所有回路、调节、联锁、检测及报警系统安全、正确可靠地投入运行，仍然必须注意现场安装调试的高质量和高效率，及时排除隐患。根据以往经验，在施工过程中要注意以下几个方面，并采取相应措施。5.1 DCS系统早期故障 5.1.1 尽管制造厂已对DCS的硬、软件进行过检查、测试，但范围和时间有限，不一定能充分发现故障，经过运输、存放和安装又产生了新的故障。5.1.2 工程设计、制造厂的设计存在着不完善和错误，尤其是各专业设计不够严 SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 9 密，或者条件不清楚，存在着错误。5.1.3 安装和接线不良造成的故障。5.1.4 系统元件质量引起的故障。5.1.5 现场环境因素。如温度、潮湿、灰尘、振动、冲击、干扰、鼠害等造成的故障。5.1.6 调试投运期间操作人员不熟练引起的误操作和损坏。5.2 现场常见的硬件故障 5.2.1 系统插卡和元器件故障：元器件质量不良，使用条件不当，调整不当，错误的接线引入不正常电压而形成的短路，都可能产生这类故障。5.2.2 线路故障：因电缆导线端子、插头损坏或松动接触不良，或因接线错误，调试中临时接线拆线或跨接处不当，以及因外界腐蚀损坏都可能产生线路故障，这类故障常是隐蔽的。5.2.3 电源故障：供电线路事故、线路与负载不匹配，可引起系统或局部的电源消失，电压波动范围超限。某元器件的损坏，某些误操作也会形成电源故障，这类故障常常影响范围较大。5.3 软件方面的错误 5.3.1 程序错误：设计、编程和操作都可能出现程序错误，特别是联锁、顺控软件，不少问题往往是由于工艺过程对控制的要求未被满足而引起。5.3.2 组态错误：设计和输入组态数据时，发生错误，这可以调出组态显示进行检查和修改，组态错误引起信息传递处理出错。5.4 故障检测的基本途径 5.4.1 现场调试工作主要包括三个部分：硬件调试、软件调试和系统调试。硬件调试和软件调试也可以和现场安装后对集散型控制系统的设备检验工作合起来进行。系统调试是安装后投入运行前对硬件、软件的综合性最终检查。故障的诊断和处理过程步骤如图：（检验、调试考核）（CRT诊断、检查、测试）故障检测 故障分析查找 故障定位 SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 10 （系统、单元、插件、模块、元件线路）（修改更换）5.4.2 对制造厂提供的故障检查流程图，故障诊断表等可充分加以利用。5.5 故障的位置及处理 5.5.1 故障的CRT显示：集散控制系统能及时对挂在总线上的各单位进行周期诊断，通过检查如发现异常现象，其内容就被编成代码，经由总线向操作站传递信息，从而在CRT上显示和报告故障发生的位置，通过CRT了解故障情况后，应进一步通过机、柜有关插卡上的一系列发光二级管的显示状态，从状态表中查询不正常状态的故障内容，插卡外部的故障则要逐步检查分析。5.5.2 常用的故障定位方法 直接判断法：根据故障现象、范围、特点以及故障发生的记录，直接分析判断产生的原因和故障部位，查出故障。外观检查法：对一些明显的有外表特征的故障，通过外观检查，判断故障部位。如插座松动、断线、碰线、短路、元件发热烧坏、虚焊、脱焊等等。有的故障特别是暂时性故障可以通过人为摇动敲击来发现。替换对比法：对有怀疑的故障部件，用备件或同样的插件部件、元件进行替换，或互相比较。但要注意，在替换前要先分析排除一些危害性故障。如电源异常、负载、短路等引起元件损坏的故障如不先排除，则替换上的插件继续损坏。分析查找法：当故障范围不明时，可对故障相关的部件，线路进行分段，逐段分析检查、测试或替换。隔离法：可与分段查找配合使用，将某些部件或线路暂时断开，观察故障现象的变化情况，逐步缩小怀疑对象。5.6 组态错误处理 调试中发现的组态错误，可以核对组态表格、组态数据，对组态的修改和键锁操作宜专人负责。对于点标记组态，除核对组态表外还要在调试过程中根据组态功故障消除 恢复检查 SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 11 能逐点核对，对调试中某些输入信号有时还需临时改变组态数据以便于回路调试，调试完后仍复原运行组态。5.7 程序错误处理 应用软件的编制一般在设计制造阶段已完成，现场调试中难免有一些程序上的修改，包括程序编入错误和控制上的变化修改，每种机型都有特定的编程语言，在调试中可对程序进行检查和运行，如对程控程序调试运行中的故障，可以通过CRT上的顺序错误代码，故障代码及顺序状态说明符查明其意义并进行处理。逻辑控制程序常以梯形图在屏幕上显示，现场调试中要将逻辑与梯行图进行核对，先查出梯形图的逻辑错误，然后对系统进行逻辑测试，确任已改正错误后再与现场连通。5.8 离线诊断 在系统调试中如发生故障无法进行在线诊断，可进行离线诊断。操作站的离线诊断主要是利用专用设备（诊断磁盘和维修专用插卡）进行测试。检查有关功能。6 劳动力组织 DCS系统调试劳动组织如下：序号 阶段或项目 技术人员 调整工 1 DCS硬件、线路、安装 1 6 2 DCS硬件调试 2 4 3 DCS软件调试 2 4 4 系统调试 2 8 7 施工技术及安全措施 7.1 通过对仪表系统调试程序的划分，实现层次及工序间的隔离，这样既能缩短工期，提高工作效率，又能保证人身与设备的安全。7.2 调试时一次完成每个回路及联锁分支的复盖，避免遗漏和人力物力的浪费，确保调试进度和质量。7.3 二次联校通过设置断点 3，各回路逐点开通，调试合格后现场挂牌，避免造成现场短路而烧毁保险或损坏设备。7.4 在DCS调试过程中注意：SCC CNCE 青海山川矿业发展股份有限公司年产4.5万吨碳酸锶项目建安工程 投标文件 二三年七月 12 A、DCS调试及运行时应连续供电。B、装载时不能切断电源，否则将损坏软盘，也不要触摸键盘上的任何键（若需中止，按“DEL”或“BREAK”键。对盒式磁带装置不要在插入时接通或切断 ESTM的电源，驱支器绿灯亮时，不要取出磁带。C、拔出或插入卡件时，需佩带防静电接地带，卡件检查也应放在经 1 兆欧接地电阻接地的导电板上进行，卡件应装于防静电袋中存放。D、更换组件或卡件时，严格按照厂商说明书操作程序进行。E、组态的任何增、删及修改，需办理操作票，并作详细记录。F、为确保系统正常工作，任何与DCS无关的磁盘不能带入控制室。7.5 建立门卫安全保卫制度，专人值班，凭证出入。7.6 控制室内严禁吸烟。7.7 配备消防器材，预防火灾发生。