儀表控制系統(tǒng)調(diào)研

劉愛國(guó)

摘 要：工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是一項(xiàng)集合了多種科研成果的新型生產(chǎn)技術(shù)，其通過(guò)各種精密的儀器和計(jì)算機(jī)軟件等對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面的控制，保證生效效率，通過(guò)最少的成本投入產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著自動(dòng)控制在工業(yè)領(lǐng)域的成熟使用，油氣處理站從使用單一的PLC系統(tǒng)，逐漸發(fā)展為采用多種不同功能的控制系統(tǒng)。文本通過(guò)一項(xiàng)工程對(duì)比分析不同控制系統(tǒng)之間的區(qū)別及作用。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；FGS系統(tǒng)；ESD系統(tǒng)；DCS系統(tǒng)；聯(lián)調(diào)

中圖分類號(hào)：TE967 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）06-0027-01

根據(jù)工程的不同，采用的控制系統(tǒng)也多種多樣。油田產(chǎn)能工程中，大多采用PLC控制系統(tǒng)，但對(duì)于大型的油氣處理站，采用的控制系統(tǒng)就相對(duì)復(fù)雜。我單位施工的新疆哈拉哈塘哈六聯(lián)合站工程選用的儀表控制系統(tǒng)由DCS、FGS、ESD三部分構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)聯(lián)合站的儀表參數(shù)進(jìn)行顯示、控制、連鎖，同時(shí)也確保了聯(lián)合站的消防安全及人身安全。

1 FGS系統(tǒng)——火氣控制系統(tǒng)

主要控制內(nèi)容如下：（1）可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè)；（2）火焰監(jiān)測(cè)；（3）有毒氣體濃度監(jiān)測(cè)；（4）手動(dòng)報(bào)警控制及自動(dòng)聲光報(bào)警；（5）軸流風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖控制；（6）消防噴淋聯(lián)鎖控制。

2 ESD系統(tǒng)——緊急停車系統(tǒng)

其主要控制內(nèi)容如下：（1）丙烷制冷機(jī)、壓縮機(jī)緊急停車；（2）聯(lián)鎖啟停泵；（3）聯(lián)鎖開啟、關(guān)閉啟動(dòng)開關(guān)閥或調(diào)節(jié)閥；（4）聯(lián)鎖停爐。

3 DCS系統(tǒng)——集散控制系統(tǒng)

3.1 集散控制系統(tǒng)的含義

集散控制系統(tǒng)—集中顯示管理，分散控制。對(duì)于一個(gè)大型工程，其控制輸入輸出點(diǎn)很多，甚至有幾千個(gè)點(diǎn)，如果都進(jìn)入一個(gè)控制器，就會(huì)造危險(xiǎn)的集中，一旦控制器出現(xiàn)問(wèn)題，勢(shì)必造成整個(gè)工程裝置癱瘓，所以為了裝置的安全，就要把控制進(jìn)行分散。

對(duì)于一個(gè)工程的參數(shù)顯示、報(bào)表打印、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)上傳等進(jìn)行管理時(shí)，就可集中進(jìn)行。

3.2 DCS系統(tǒng)的組成

DCS由三部分組成：帶I/O板的控制器，通訊網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)界面。

3.2.1 I/O板分為以下幾種

模擬量輸入、模擬量輸出、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、脈沖量輸入、脈沖量輸出、HART協(xié)議輸入板、現(xiàn)場(chǎng)總線I/O板。

3.2.2 控制器的組成

控制器是DCS的核心部件，它相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)，主要有CPU、RAM、E2PROM和ROM等芯片。其接口有兩個(gè)，一個(gè)向下接受I/O總線來(lái)的信號(hào)，另一個(gè)接口向上把信號(hào)送到網(wǎng)上與人機(jī)界面相連。控制器中安裝有操作系統(tǒng)，功能塊組態(tài)軟件和通訊軟件。

ROM用來(lái)存儲(chǔ)完成各種運(yùn)算功能的控制算法，我們有時(shí)稱它為功能塊庫(kù)，其存儲(chǔ)的功能塊有：控制算法PID，算術(shù)運(yùn)算的加、減、乘、除、平方、開方、函數(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算的有邏輯與、或、非等。功能塊越多，用戶編寫應(yīng)用程序越方便。

E2PROM主要用來(lái)存貯控制方案。根據(jù)工藝要求，把功能塊連接起來(lái)形成控制方案，因?yàn)镋2PROM可以擦寫，組態(tài)隨工藝變化而改變，所以把組態(tài)存在E2PROM中。組態(tài)時(shí)，用戶從功能塊庫(kù)中選擇功能塊，填上參數(shù)，把功能塊連接起來(lái)。這時(shí)控制器在組態(tài)方式下，投入運(yùn)行后就成為運(yùn)行方式。

3.2.3 通訊網(wǎng)絡(luò)

通訊網(wǎng)絡(luò)把過(guò)程站和人機(jī)界面連成一個(gè)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)形式一般為總線式或環(huán)形。

3.2.4 人機(jī)界面

人機(jī)界面有操作站、工程師站、歷史趨勢(shì)站和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器。操作站安裝有操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件和控制器驅(qū)動(dòng)軟件。用于顯示動(dòng)態(tài)流程圖和報(bào)警等信息，并可進(jìn)行軟手動(dòng)操作。

工程師站給控制器組態(tài)，也可以給操作站組態(tài)（動(dòng)態(tài)流程圖）。監(jiān)控軟件能力很強(qiáng)，則操作站也可完成制圖。工程師站也可讀控制器組態(tài)，用于控制器升級(jí)，查找故障。歷史趨勢(shì)站用于存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器是DCS和其它系統(tǒng)的接口。

3.3 DCS系統(tǒng)的控制內(nèi)容

（1）溫度參數(shù)的顯示控制；（2）壓力參數(shù)的顯示控制；（3）流量參數(shù)的顯示控制；（4）液位參數(shù)的顯示控制；（5）分程控制；（6）其它控制；（7）泵的啟停狀態(tài)及啟、停；（8）電氣設(shè)備的狀態(tài)、啟、停及電流、電壓顯示；（9）切斷閥的軟手動(dòng)操作。

4 各系統(tǒng)與儀表之間的聯(lián)調(diào)

系統(tǒng)及儀表供電正常，并應(yīng)在系統(tǒng)各部分均已測(cè)試完畢后進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。由于系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)內(nèi)容較多，下面針對(duì)每個(gè)系統(tǒng)僅舉1例進(jìn)行說(shuō)明。

4.1 FGS系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

例：火焰監(jiān)測(cè)的聯(lián)鎖控制噴淋。火焰監(jiān)測(cè)聯(lián)鎖一般為三選二控制，即當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)三臺(tái)火焰檢測(cè)器，有兩臺(tái)發(fā)出上限報(bào)警時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)聯(lián)鎖啟動(dòng)。

調(diào)試時(shí)，由兩名操作人員用FLUCK743B，模擬發(fā)出報(bào)警信號(hào)，區(qū)域報(bào)警器應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警，消防泵啟動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)噴淋15秒后；解除報(bào)警，手動(dòng)停止消防泵。調(diào)試完成后，做好記錄。

4.2 ESD系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

例：低低液位聯(lián)鎖停儲(chǔ)罐的出口泵，并關(guān)閉儲(chǔ)罐的出口閥。在系統(tǒng)上模擬低低液位報(bào)警信號(hào)，此時(shí)系統(tǒng)動(dòng)作，為繼電器供電，繼電器常閉節(jié)點(diǎn)斷開，停儲(chǔ)罐出口泵，繼電器常開點(diǎn)閉合，現(xiàn)場(chǎng)電磁閥帶電，切斷出口閥的氣源，出口閥關(guān)閉，調(diào)試完成后，做好記錄。

4.3 DCS系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

例：壓力檢測(cè)。在現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量，模擬發(fā)出0、25%、50%、75%、100% 5點(diǎn)信號(hào)，在系統(tǒng)上監(jiān)測(cè)壓力顯示值，數(shù)據(jù)應(yīng)與量程范圍內(nèi)的5點(diǎn)值相對(duì)應(yīng)。調(diào)試完成后，做好記錄。

隨著儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其間需要學(xué)習(xí)和掌握的知識(shí)還有很多，但從其為工藝生產(chǎn)服務(wù)的本質(zhì)上來(lái)講，就需要我們?cè)趯W(xué)習(xí)和使用它的同時(shí)，也要豐富自己的自控理論知識(shí)，因?yàn)樗墓δ苁腔谶@一理論創(chuàng)建的。