魏光恩

洛陽(yáng)化纖工程包括芳烴抽提、PX（對二甲苯）、PTA（對苯二甲酸）、PET（聚酯）四套裝置，它全部引進(jìn)國外的成套設備，控制系統分別選用日本橫河公司的CENTUM-CS和美國HONEYWELL公司的TPS等DCS，聯(lián)鎖采用多套PLC（可編程邏輯控制器）來(lái)實(shí)現。所有裝置在2000年6月全部建成投產(chǎn)。我們在四個(gè)多月時(shí)間內，優(yōu)質(zhì)、高效地完成了所有控制系統，共一萬(wàn)多個(gè)各種回路的安裝、調試任務(wù)，保證了所有裝置開(kāi)工的一次成功。本文就系統調試中應注意的問(wèn)題進(jìn)行介紹。
◆  系統硬件功能測試
目前幾乎所有的DCS和PLC在設計中，對主要的硬件部分，象控制器、通訊網(wǎng)絡(luò )都采用冗余配置。當連續執行的診斷檢測到重要硬件部分故障時(shí)，自動(dòng)切換到備用部分，同時(shí)將報警信息傳送到操作站上報警，一般進(jìn)行冗余配置的硬件部分主要有：
(1)  控制器（CPU）及配套卡件，如電源卡、通訊卡等；
(2)  通訊網(wǎng)絡(luò )，如TPS系統的LCN和UCN網(wǎng)絡(luò )、I/O LINK電纜，CENTUM-CS系統的V網(wǎng)、RIO總線(xiàn)等；
(3)  供電單元，DCS供電均采用雙電源模塊；
(4)  重要模塊，如TPS系統的NIM（網(wǎng)絡(luò )接口模塊）等；
(5)  I/O卡件，對于CENTUM-CS，其每個(gè)卡件對應于單個(gè)通道，設計中無(wú)此項選擇。但對于TPS系統，每個(gè)卡件至少連接8個(gè)信號，最多連接32個(gè)，為了將單個(gè)通道故障的影響降至最小，對重要回路所在的卡件，一般選擇冗余配置。對每套系統，這些功能在設備出廠(chǎng)前都經(jīng)過(guò)了嚴格測試，并提供了測試報告。但是設備經(jīng)過(guò)長(cháng)途運輸、現場(chǎng)施工，尤其對初次接觸DCS的使用者而言，一定要進(jìn)行該項工作，一方面做到對這些功能心中有數，同時(shí)可了解硬件故障時(shí)的報警方式及信息，為以后維護中判斷和處理故障（例如在線(xiàn)更換卡件、模塊等）積累經(jīng)驗。
◆  I/O（輸入/輸出）通道測試
在現場(chǎng)儀表信號連接到系統對應的通道以前，要對DCS和PLC的所有I/O通道進(jìn)行測試，即回路單校，要測試的通道主要有以下幾種：
(1)  模擬輸入
要測試某一個(gè)通道，從機柜端子排相應端子上用標準儀器送入要求的信號類(lèi)型（一般為4～20mA），根據設計及組態(tài)的工藝量程來(lái)判斷DCS上顯示的該點(diǎn)測量值是否正確，并計算出相對誤差，一般DCS測量回路要求的誤差小于0.1%。如果某一個(gè)回路不通或偏差太大，要檢查組態(tài)的通道號與送入信號的端子是否對應或檢查回路中間接線(xiàn)是否牢靠，對某些信號（例如熱電阻輸入），如果接線(xiàn)松動(dòng)，可能導致顯示誤差大，最后檢查輸入卡件是否損壞。
在輸入通道測試前，要注意判斷該輸入信號的供電方式，對某些儀表（例如質(zhì)量流量計），它采用外部220VAC供電方式，其輸出信號不需要通道提供24VDC電源，如果接線(xiàn)不正確，可能會(huì )導致卡件或模板燒毀。
(2)  模擬輸出
在信號輸出端子上連接電壓表，并從操作站該點(diǎn)的輸出位置改變輸出值（范圍0%～100%），檢查輸出電壓是否正確（1～5VDC）。尤其要注意，當現場(chǎng)控制的是風(fēng)關(guān)閥（故障時(shí)閥開(kāi)）時(shí)，若DCS上給出的是100%信號（即要求閥全開(kāi)），對應的輸出電壓應為1VDC，0%對應的電壓為5VDC。

(3)  數字輸入輸出
對數字輸入輸出信號而言，由于這些信號在進(jìn)入DCS前或從DCS輸出到現場(chǎng)前均經(jīng)過(guò)隔離繼電器，因此，在判斷DCS上顯示信息和現場(chǎng)連接的觸點(diǎn)是否正確時(shí)，要注意檢查選用的繼電器觸點(diǎn)是否正確。
◆  控制回路功能測試
(1)  單回路調校
對單回路，測試時(shí)主要檢查回路的控制功能，例如正反作用方式、參數設定、測量跟蹤以及其它一些特定功能（輸出限位等），對于回路P、I、D參數設定最好在回路投用時(shí)，根據實(shí)際工藝狀況來(lái)整定。
(2)  復雜控制回路調校
化工裝置尤其PTA裝置中設計的復雜回路較多，這些回路所連接的現場(chǎng)儀表及控制元件很多，完成的功能千差萬(wàn)別，加上調試期間現場(chǎng)工藝狀況均達不到實(shí)際使用條件，因此調試的難度很大，暴露出的問(wèn)題也最多。這就要求參與調試人員在開(kāi)始前要對工藝流程及控制原理非常清楚，對回路組態(tài)方法及過(guò)程也要熟悉，調試中要遵循以下原則：
a.要先部分再整體進(jìn)行調試。即先把整個(gè)復雜回路按功能分成若干部分，先對每個(gè)部分的功能進(jìn)行測試，看是否滿(mǎn)足要求，如果一切功能正常，再逐步將兩個(gè)塊合并起來(lái)調試，并依次類(lèi)推，最后將所有模塊連接起來(lái)作為一個(gè)整體，按工藝投用順序操作，然后通過(guò)改變輸入值看回路的動(dòng)作是否滿(mǎn)足工藝要求。
b.調試順序要從后向前，即從最后一個(gè)模塊或單回路開(kāi)始，逐步向前。
c.涉及到聯(lián)鎖的控制部分要分開(kāi)進(jìn)行調試，控制回路調試時(shí)，要先把聯(lián)鎖條件強制為正常，最后調試聯(lián)鎖部分。
d.要充分考慮到工藝投用復雜回路的無(wú)擾動(dòng)切換，這是組態(tài)過(guò)程中最容易忽略，也最重要的環(huán)節。尤其當使用較多的計算、比值等中間模塊時(shí)，由于這些模塊本身并沒(méi)有跟蹤功能，組態(tài)時(shí)要考慮這些因素，以保證回路正常使用時(shí)無(wú)擾動(dòng)進(jìn)行手、自動(dòng)切換。
e.要充分保證工藝人員對回路操作的方便。
圖1為PTA裝置氧化反應器進(jìn)料的控制回路模塊連接圖。該回路以氧化反應所需的空氣進(jìn)料控制為主回路，通過(guò)比值調節，來(lái)控制反應漿料的進(jìn)料量，最終達到充分反應。在調試時(shí)，首先對FIC-126、FIC-127兩個(gè)單回路進(jìn)行調試，然后調試串級主回路FIC-114，中間模塊FIC-114A、FIC-126A、FIC-127A因為是不可操作模塊，不需要進(jìn)行調試。但是當FIC-126和FIC-127在非串級方式下，FIC-126A和FIC-127A輸出分別跟蹤FIC-126和FIC-127回路的測量值。當這些功能調試完成后，將FIC-126、FIC-127和FIC-114均放在串級方式下，進(jìn)行FY-119和FFIC-114功能塊及回路測試，其中FY-119為溫度、壓力補償模塊，它通過(guò)TI-110和PI-113的當前值來(lái)修正FI-119的測量值，在補償功能測試完成后，將FFIC-114投串級（設定值不變），待回路穩定后，通過(guò)輸入信號變化，觀(guān)察FFIC-114回路以及FIC-126、FIC-127回路輸出的變化，并最終確定比值功能是否滿(mǎn)足工藝要求。然后，根據輸入的不同，測試選擇模塊HS-113的功能。最后將整個(gè)回路連接起來(lái)，根據工藝正常投用順序，將回路逐步投用，并模擬輸入的變化，測試控制功能。

 
圖1  PTA裝置氧化反應器進(jìn)料控制回路模塊連接圖

注意：該回路中，在FIC-114非串級方式下，一定要考慮到FFIC-114比值的輸出對其回路測量值的跟蹤功能，否則，該回路從手動(dòng)切換到自動(dòng)方式時(shí)，如果測量值與設定值不一致，回路輸出急劇變化將引起生產(chǎn)狀況的大范圍波動(dòng)。
◆  聯(lián)鎖系統調試
化工裝置中，一般情況下參與聯(lián)鎖的信號多，邏輯復雜，設計中將聯(lián)鎖邏輯一般放置在大規模PLC內實(shí)現，同時(shí)，對一些重要的調節閥在故障情況下的聯(lián)鎖動(dòng)作，采用PLC和DCS來(lái)共同實(shí)現，如圖2
 所示。
在設備或工藝狀況異常情況下，PLC發(fā)出聯(lián)鎖信號，使電磁閥失電，切斷調節閥氣源，使調節閥動(dòng)作到安全位置；同時(shí)，PLC將聯(lián)鎖信號送到DCS中，通過(guò)內部邏輯使該回路輸出為0%或100%，同樣達到安全聯(lián)鎖的目的，從而實(shí)現安全聯(lián)鎖的雙保險。

 
圖2  聯(lián)鎖邏輯控制原理圖

化工裝置所包含的工藝過(guò)程及轉動(dòng)設備很多，就每臺設備或工藝過(guò)程而言，都設計有自己相對獨立的聯(lián)鎖邏輯，但就整個(gè)裝置而言，聯(lián)鎖是一個(gè)整體，當某一部分聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)，可能會(huì )導致另一個(gè)或多個(gè)聯(lián)鎖動(dòng)作，可以說(shuō)幾乎所有的聯(lián)鎖部分都交織在一起。因此，聯(lián)鎖調試過(guò)程中，如果方法不當，不但會(huì )大大增加調試時(shí)間，而且極易造成條件遺漏，甚至當涉及的條件和邏輯塊較多時(shí)，調試人員將不知從何下手。通過(guò)這幾套聯(lián)鎖系統的調試，我們認為要遵循以下原則：
(1)  以設備或工藝過(guò)程為單位，將裝置聯(lián)鎖劃分為若干部分，并逐個(gè)進(jìn)行調試，將來(lái)自于另一個(gè)聯(lián)鎖部分作為輸入目的信號（可能是上一個(gè)聯(lián)鎖部分的輸出信號），且作為一個(gè)普通信號進(jìn)行處理，其狀態(tài)變化所涉及的輸入條件不隨該聯(lián)鎖部分進(jìn)行調校。輸入輸出給信號或測量也要在隔離繼電器后面的端子排上進(jìn)行。對重要的聯(lián)鎖條件，一般設計有旁路開(kāi)關(guān)，旁路功能也要一并測試。
(2)  測試前要通過(guò)信號線(xiàn)短接、模塊強制、信號旁路等手段，先模擬設備或工藝過(guò)程的正常運行狀況，然后逐個(gè)條件進(jìn)行測試，要注意判斷輸出信號與現場(chǎng)要求的聯(lián)鎖信號是否一致。
 (3)  對于轉動(dòng)設備的控制，例如泵、機組等，啟動(dòng)或停止命令要先送到MCC（電氣控制中心），控制變頻器動(dòng)作。由于儀表控制和電氣控制部分屬兩個(gè)專(zhuān)業(yè)，設計不是一個(gè)部門(mén)完成。測試中一定要注意信號連接的位置以及信號線(xiàn)上標注的位號是否一致（便于以后查找故障），這方面出現的錯誤最多。另外要注意信號的類(lèi)型，對大部分轉動(dòng)設備而言，控制系統發(fā)出的啟動(dòng)命令是一個(gè)觸點(diǎn)閉合信號，裝置聯(lián)鎖時(shí)觸點(diǎn)斷開(kāi)；但是另外有一些設備，啟動(dòng)命令是一個(gè)脈沖信號，輸出的高電平信號僅持續幾秒鐘時(shí)間，停止命令通過(guò)另一組觸點(diǎn)來(lái)完成，調試中要和電氣人員結合，看兩邊選擇的信號類(lèi)型是否一致。