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凱斯通環(huán)保設備有限公司
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更新時間：2018-05-15 15:20:17瀏覽次數：418次
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昌暉儀表在本文結合實例把DCS系統(tǒng)組態(tài)的步驟、方法和基本思路做科普介紹，希望廣大工控從業(yè)人員能達到融會貫通的目的，輕松搞定DCS系統(tǒng)組態(tài)工作。
1、項目簡介
某小型熱電廠包含三臺75t循環(huán)流化床鍋爐，兩臺12MW汽輪機組。整個熱控項目大概含有1000個I/O點。
2、DCS系統(tǒng)I/O點數統(tǒng)計
拿到數據庫之后，我們進行DCS系統(tǒng)I/O點數統(tǒng)計（具體方法參閱 http://yunrun.com.cn/product/358.html），AI、AO、DI、DO分成四個部分，AI分為4-20mA、RTD和熱電偶三種，分別做上標記，一般這個工作都在Excel中完成，可以方便統(tǒng)計、查詢，好使用不同的背景顏色來區(qū)分。模擬量部分要注意是否有相應的量程、單位等信息。
整理數據庫的同時，我們應該注意瀏覽一下，看看都包含哪些設備，哪些采集點。剛接觸數據庫的時候可能認為上千個點是很龐大的，隨著我們對生產工藝的了解和熟悉，慢慢就會發(fā)現(xiàn)其實沒那么多，因為大部分都是經常用的。如果發(fā)現(xiàn)有不了解的，應該及時與設計院或者甲方溝通，弄清楚，防止以后帶來問題。
還可以有一個方法幫助我們盡快熟悉系統(tǒng)和設備，那就是對照熱控系統(tǒng)圖紙，這個圖紙照工藝分成若干份，比如鍋爐汽水系統(tǒng)、鍋爐風煙系統(tǒng)、鍋爐給水系統(tǒng)、除氧系統(tǒng)、鍋爐連排系統(tǒng)等，數據庫中的每個點都應該清楚地標記在圖紙上，比如汽包水位一般采用三個測量點，都標記在汽水系統(tǒng)的圖紙上，給水系統(tǒng)中也會標記。熟悉工藝流程，再熟悉設備，通過設備就能知道數據采集點了，這樣是不是就沒那么困難了？
3、DCS系統(tǒng)硬件配置
下面我們來把數據庫的點整理到具體的DCS系統(tǒng)I/O通道，就是分配測點，前面章節(jié)已經說過了，計算機就是根據你分配的點的位置和類型，來采集數據，然后進行方案運算的，所有接下來的工作非常重要，不能有任何差錯。
（1）分配測點
把特殊的要求或設備分檢出來，處理完之后再進行一般設備的配置，這樣會提高效率，也防止遺漏，因為在配置一般設備的時候，我們又做了一遍檢查，如果有遺漏就可以及時增補，反過來做呢？也許更好吧，總之，找到一種適合自己的工作方法是終的目的。好了，下面說一般DCS系統(tǒng)設備的配置，這里有幾個原則：
①相同的測點盡量分配在不同的DCS系統(tǒng)卡件上。這樣做是為了分散風險，假如某個模塊更換或者有故障，另外的模塊還可以監(jiān)視相同的測點。
②相同的設備盡量分配在同一個DCS控制站中。這樣的分配是為了盡量減少站與站之間的數據鏈接，降低復雜程和故障點。
③DCS系統(tǒng)的站與站之間如果有變量的交換，好使用硬接線的方式，這樣的做法也是為了增強系統(tǒng)穩(wěn)定性，但是缺點也是明顯的，因為這樣做至少占用兩個DCS系統(tǒng)卡件通道，一個AI輸入，一個AO輸出，因此可以根據情況考慮，如果需要交換的變量很多，那只能采用絡變量的方式，通過上位機軟件的功能來完成數據交換。
④每個DCS卡件模塊應留有2-4個備用通道。不多說了，這里為了適應系統(tǒng)的更改，因為用戶如果增加了測點，找不到通道的時候，會給我們的工作帶來很多麻煩，因此這是需的，一般招標書里面也會有提及。
⑤每個控制站的每種類型卡件應該留有1個備用，這是為檢修方便考慮：假如卡件出現(xiàn)故障，*時間以熱撥插方式更換一塊全新的就可以解決問題。
⑥在數據庫增加三個字段，站號，模塊號和通道號，這樣就把每一個數據點都分配到具體的模塊的不同通道里，不能有重復。
根據控制系統(tǒng)的特點，每個控制站會有一定的負載能力，也就是說能接入的模塊數量是有限的，因此，須考慮分成幾個控制單元和機柜。本系統(tǒng)點數比較少，每臺鍋爐3個主控單元即可滿足控制要求。
完成以上工作后，整個系統(tǒng)的配置基本上就已經搭建好了，在提交終配置結果之前，一定要仔細把上面的工作“過一遍”，對毎一個步驟都需要重新驗證一下，數據庫整理的時候是否由于誤操作把某些數據隱藏了？或者不小心刪除了？在排序的時候是否把數據弄亂了？對于一個剛剛開始工作的工程師來講，這樣的低錯誤是肯定要犯的，沒關系，不要氣餒，借用一句話：錯了就改，改了再犯，犯完再改，千錘煉嘛。然后再對照系統(tǒng)圖，找到數據庫中的每一個點的位置，看看有沒有特殊的點或者設備，需要怎樣處理？后根據分配原則重新計算一下配置是否合理，是否滿足要求。
當你對上面的工作確信無誤的時候，就可以進行下面的工作了，配置硬件，也就是給系統(tǒng)配備采集卡件、主控單元、機柜、操作員站等設備。
（2）根據I/O點數完成DCS系統(tǒng)硬件配置
不同品牌的DCS系統(tǒng)硬件配置不一定相同，但配置思路和方法是相同的：DCS系統(tǒng)硬件都是根據現(xiàn)場準確需求和DCS系統(tǒng)I/O點數來確定的。DCS系統(tǒng)硬件配置需要完成以下內容：
①硬件冗余配置
對關鍵設備進行冗余配置是提高DCS可靠性的一個重要手段，DCS系統(tǒng)冗余通常包括電源冗余、控制器冗余、通信冗余、操作站冗余和DCS系統(tǒng)I/O板卡冗余（大可參閱《DCS系統(tǒng)冗余包含哪些內容》的技術文章），具體冗余要求好和DCS系統(tǒng)廠仔細溝通，做好冗余配置及相關設備數量統(tǒng)計。
②插件的配置
根據系統(tǒng)的要求和控制規(guī)模配置主機插件（CPU插件）、電源插件、I/O插件、通信插件等硬件設備；
③確認DCS系統(tǒng)機籠和機柜數量
DCS系統(tǒng)機籠用于安插DCS卡件模塊，不同廠的DCS系統(tǒng)機籠配置要求各不相同，但基本都是照卡件數量配置相應的機籠，卡件數量固化下來后就可統(tǒng)計出機籠數量。
DCS機柜用于安置各種插件、機籠和中間繼電器等，DCS機柜常見尺寸為2100*800*600mm，機柜數量是根據安裝的插件、機籠和中間繼電器等設備的尺寸和數量來決定。
④硬件安裝
不同的DCS，對于各種插件在插件箱中的安裝，會在邏輯順序或物理順序上有相應的規(guī)定。另外，現(xiàn)場控制單元通常分為基本型和擴展型兩種，所謂基本型就是各種插件安裝在一個插件箱中，但更多的時候時需要可擴展的結構形式，即一個現(xiàn)場控制單元還包括若干數字輸入/輸出擴展單元，相互間采用總線連成一體。
（3）分配操作員站
一般來說，每臺主要生產設備配一臺操作員站，因此本應用配5臺操作員站，再加一臺工程師站，有的系統(tǒng)需要配置冗余服器，那就應該選用配置高一些的計算機來擔任，如果有需要還應該配備打印機。當需要與其他系統(tǒng)通信時，就應該配備相應的通信設備，比如串口卡等，為了防止其他設備對主控系統(tǒng)的干擾及損壞，大都采用通信的方式進行數據交換，也就是說其他系統(tǒng)不能接到底層的機柜或者主控單元中，要通過操作員站或者工程師站來進行數據交互。
筆者曾經做過一個項目，在控制系統(tǒng)之外，還有水冷壁振打系統(tǒng)，它是在鍋爐停運以后，利用超聲波方式，來清除水冷壁上面結垢的設備，由于不是主控系統(tǒng)廠的設備，因此把它單獨接到一臺通信機上，通過外接軟件來完成監(jiān)視功能。一般還會有與DEH系統(tǒng)的通信，因為DEH系統(tǒng)往往是單獨的，可以通過串口通信的方式把一些重要數據比如轉速、閥開、目標轉速、升速率等接入控制系統(tǒng)。
還有一些通信須使用硬接線的方式接入控制系統(tǒng)，也就是直接接入控制機柜的卡件中，參與系統(tǒng)控制，比如電氣系統(tǒng)的停機跳司信號等。
（4）繪制絡系統(tǒng)圖
好了，假如你自信前面的工作已經完成了，就開始進行下一步工作，畫配電系統(tǒng)圖和絡系統(tǒng)圖。配電系統(tǒng)圖的內容包括整個控制系統(tǒng)的電源及接地系統(tǒng)的詳細內容，包括進入系統(tǒng)的電源、系統(tǒng)內的電源接線原理、還有系統(tǒng)接地原理。這是很重要的內容，因為設備到現(xiàn)場以后，電源的接入是由施工方實施的，電源是否穩(wěn)定直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
同樣的，絡系統(tǒng)圖表示的是系統(tǒng)設備的絡連接，一般系統(tǒng)都是兩層絡連接，這里要具體描述每臺計算機的絡位置和IP地址等信息，如有其他連接方式應明確指出。如圖1所示。
圖1 絡系統(tǒng)圖
絡系統(tǒng)圖里也可以包含每個控制單元的模塊分布圖，用來表示前端采集數據的每個I/O卡件的具體位置以及總線連接方式，如圖2所示。
（5）端子接線圖
還有一個重要的圖紙千萬別忘了，那就是I/O端子接線圖。這部分圖紙是描述每個I/O卡件中的每個通道接入的信號內容，還包括是如何接線的。施工人員根據測點的分配位置來決定電纜的向、長，還可以把相鄰位置的信號量合并在一根電纜中，因此我們可以看出，合理的設計不僅能保證系統(tǒng)功能的完整，還可以節(jié)省很多材料和工時，這就是設計經驗的積累。
到這里，我們基本上完成了設計的前半個階段，這個階段的特點就是繁瑣，需要注意力集中，一旦馬虎就會給后面的工作造成麻煩，而且還不容易發(fā)現(xiàn)，終導致致命錯誤。因此，筆者建議在設計之初把整個項目瀏覽一下，做到心中有數，有點像讀一本書一樣，看看目錄，再看看簡介，然后逐個章節(jié)瀏覽一下，重點部分深入一些。然后再逐個步驟細致完成，每個步驟好一氣呵成，不要停停，那樣會非常容易遺漏。
4、編制控制方案
接下來，做控制方案，這是個復雜的過程，需要你對工藝的了解，對設備的了解，還有理解設計院的控制要求，對于小型鍋爐，主要包含以下一些重要控制回路。
（1）鍋爐MCS控制方案
①引風機調節(jié)-保障爐膛負壓（見圖3）。
②主汽壓力調節(jié)回路-調節(jié)給煤流量，保障主蒸汽壓力在一定范圍內。
③一次風調節(jié)回路-保障床溫在正常范圍，防止結焦。
④二次風調節(jié)回路-根據煙道中的含氧量來調節(jié)風大小，保障爐膛內燃燒充分。
⑤主汽溫調節(jié)-根據減溫器出口溫的高低，通過調節(jié)減溫流量閥來保障主蒸汽的溫滿足生產需要。
⑥給水調節(jié)-根據汽包水位、給水流量、蒸汽流量信號采用三沖量調節(jié)控制汽包水位。
（2）鍋爐順序控制方案
①引風機及出口回路。
②一次風機啟停回路。
③二次風機啟?；芈?。
④反料風機控制回路。
⑤給煤機及出口控制回路。
⑥汽包緊急放水控制邏輯。
⑦緊急停爐連邏輯。
（3）汽輪機連邏輯
①凝結水泵啟停聯(lián)邏輯。
②射水泵聯(lián)邏輯。
③給水泵聯(lián)邏輯。
④疏水泵聯(lián)邏輯。
⑤主汽控制
⑥交、直流潤滑油泵聯(lián)控制
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