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DCS系統學習的幾點經驗之談(匯總版)

發電廠從事熱控專業, 難免會與DCS系統打交道, 即便你不是專門負責DCS系統的, 也會牽扯到基本的一些DCS內部的相關操作。 因此, 掌握DCS系統的學習方法, 對於做好本職工作相當重要。 然而, 目前在國內的發電廠流行著各種各樣DCS系統, 有沒有能夠把這些系統一下子全部掌握的方法呢, 答案呢當然是沒有啦!不是小編跟你開玩笑, 的確是沒有。 就好比你天資再聰慧, 也不可能一下子把《九陰真經》上的武功全部學通, 不過你要是提前學會了九陽神功, 打通了任督二脈, 那學起來就可以開掛了!今天, 我要討論的就是掌握DCS學習的方法,

而不是單獨的掌握某一套DCS。

小編在電力系統工作多年, 接觸了四五套DCS吧, 如果加上自己的所學的, 怎麼也有六七套之多。 見多了, 也就識廣了。 不過, 感覺這幾年工作下來, 就是第一次接觸DCS的時候稍微有些吃力, 第一套掌握了以後剩下的就是看自己心情去學習了。

首先插個話題, 說說DCS系統的分類。 目前DCS系統分為國產和進口兩類, 國產的包括和利時、浙大中控、上海新華、國電智深等, 此外還有一些像南京科遠、杭州優穩應用也算廣泛;進口的DCS包括艾默生、福克斯波羅、霍尼韋爾等, 此外像西門子、日立也在國內有不錯的市場。 無論是國產還是進口系統, 基本原理大都一致。 甚至很多國產系統也有借鑒國外系統, 國外系統在進入中國市場的時候, 組態也都進行了部分漢化, 用起來的感覺還是差不多的。

如果再細分一下的話, 就邏輯組態的工具而言, 主要分為兩大類, 一類是SAMA圖組態, 一類是德國3S公司的codesys組態。 SAMA圖的組態大體一致, 不過使用codesys進行的組態的,

在各個產品上有不同的體現, 表面有區別, 實質是一樣。 而就各個DCS系統組態使用的語言, 無論是哪種組態工具, 基本都會使用基於IEEE協定的標準演算法庫, add(加法)、sub(減法)、and(與)、or(或)等這些最基本的演算法都是一致的。 因此, 掌握一套DCS系統的軟體組態, 首先就是要認識DCS系統的語言。 而組態的語言, 包括組態使用的文字(演算法)以及組態的語法, 根據這些分類, 基本包含了順序功能圖(SFC)、結構化文本(ST)、連續功能圖(CFC)、梯形圖(LD)、中間語言(IL)、功能塊圖(FBD)。 無論是SAMA圖組態還是使用代碼組態, 語言形式的變大基本離不開這四種形式, 他們也是PLC組態的一種通用語言。 好了, 說了這麼多, 總結起來無非就兩句話, DCS組態用了兩種工具, 使用了四種語言。 至於裡面詳細的贅述,
其實不需要知道的太多, 如果有興趣可以加小編微信695573988進行詳細探討。

關於組態語言這一塊, 咱們可以多說幾句, 艾默生、國電智深、ABB等系統基本使用的是SAMA圖程式設計, 和利時、中控的以及相當一批PLC使用的更傾向於德國的程式設計技術。 在學習這些程式設計語言的時候,

沒必要每套系統都進行涉獵, 只要專注每種類型的一兩套即可, 融會貫通才是最重要的。

介紹完了DCS的語言, 我們再說一下DCS的主要功能。 如果再語言上有區別的話, 那DCS在功能上則是沒有任何的不同。 這裡說介紹的功能, 並不是DCS表面上的, 而是說的基於熱控專業的相關功能。 表面的功能無非就是畫面顯示、邏輯運算、報表列印等, 而專業的功能我們可以分為兩大部分, 第一是組態系統功能, 其次是作業系統功能。 什麼是組態系統功能, 就是說我們在DCS系統進行組態時會用到的功能, 包括編譯資料庫、邏輯, 邏輯下裝、圖形下裝等;所謂作業系統功能是指我們在正常運行期間會用到的功能, 比如點強制、PID參數修改、調門整定等。 如果把上述功能混為一談,我們需要掌握的DCS的最基本的功能包括:查看點資訊、點強制、邏輯離線上演算法、邏輯修改及下裝方法、圖形修改及下裝方法、曲線查詢、PID參數調整、調門整定流程、報表列印。主要掌握了上述功能,基本的DCS操作和簡單的組態時沒有問題的。而像一些較為深入的功能,比如資料庫組態,正常運行期間使用較少,可以作為瞭解。當然,如果你有幸參與的是一個全新的工程,DCS系統需要從0開始,那你就需要做更多的研究了。針對我們說的日常需掌握的功能,我們逐一做介紹。

第一,查看點資訊。這是最基本的一個操作,這個操作的目的是讓你知道一個實點所在的硬體的具體位置,以方便查線。一個點資訊主要包括IO站號、模組位址號、通道號,搞清了這些就知道了一個點的物理位址。點資訊中的其他參數包括量程、報警值、點類型等,也是最常用到的內容。

第二,點強制。對一個點進行強制,以滿足試驗或者檢修的需要,是DCS系統常用的功能。點強制時有很多的注意事項,在今後的文章中我們會進一步探討,這個功能無論是哪套DCS都很簡單,但是用途極廣,是熱控專業必須掌握的技能。

第三,邏輯離線上演算法。邏輯離線演算法是指,在不登錄控制站的情況下我們看到的邏輯描述,而線上演算法則是讀取了控制器的即時參數。換句話說,我們要看懂邏輯,看明白邏輯的運算,只有看懂了邏輯,才能明白一個控制過程是怎麼實現的。

第四,邏輯修改及下裝。不管是什麼類型的DCS,邏輯修改後都有一個編譯的過程,只是有的編譯與邏輯保存混在一起,有的編譯與下裝混在一起,只要你的邏輯沒有演算法錯誤,都是可以下裝到DCS裡。我們在人機交互介面(工程師站)修改完邏輯,只有下裝到DCS才能使其產生作用。

第五,圖形修改及下裝。這個更好理解,也就是修改後的圖形同步到各個操作員站。目前我遇到了兩種不同的下裝方法,一種是DCS自帶圖形下裝功能,一種是需要手動拷貝到各個操作員站相應的資料夾,當然也有兩種功能兼備的。

第六,曲線查詢。這個是一個常用功能,包括曲線的增減、時間設置、曲線顏色等參數設置、歷史曲線查詢等。

第七、PID參數調整。這是一個泛指,還包括其他參數的線上寫入,不過PID的尤為重要。需要指出的是,不同的DCS系統PID參數稍有不同。比如,有的系統P就是指的比例帶,有的則是比例帶的倒數,還有的是在比例帶上增加了一個整數倍,在整定PID參數的時候,我們需要提前弄清楚。

第八、調門整定。這個主要是牽扯到DEH的相關功能,我們需要知道調門的整定流程,這個工作非常重要。不過,需要指出的是,不管是用哪一套DCS系統進行調門的整定,都要保證調門LVDT安裝合理正確。

第九,報表列印。這是DCS工程師的基本技能,不需贅言。

綜上,你可以按照上述九個方面,檢驗一下自己是否已經掌握了一套DCS。當然,DCS作為發電廠最核心、最有技術含量的關鍵所在,上述功能只是DCS的入門功能,而想要達到專業級別的水準,還需要付出更多的努力。

在上一部分我們講到了DCS系統的組態語言、DCS的專業功能,包括邏輯及畫面的修改和下裝等。這些功能的實現,除了軟體組態以外,更重要的是需要硬體方面的支援。所謂DCS系統的硬體,其實就是說的DCS系統所有可見的實體部分,詳細點說包括DCS系統電源、網路及其設備、人機交互介面、IO盤櫃,更廣義的分類可以將上層的管理系統也納入DCS中。

很多第一次接觸DCS的會感覺很複雜,軟體方面的昨天我們已經講過了,不知道大家有沒有收穫。硬體方面的,就按照我說的電源、網路、人機交換介面、IO盤櫃四部分進行學習。

首先說網路。網路是DCS系統的神經部分,如果沒有網路,則這個DCS系統沒有辦法進行集中管理,也就不能算是一套真正的DCS。PLC系統對網路的要求就稍微低一點,也算是DCS跟PLC的區別,在這兒我們不進行贅述。DCS系統最重要的性能就是穩定性,DCS系統無論四網路還是電源都是冗餘配置。就網路而言,每層網路都是雙網結構。這種結構不僅可以實現冗餘上的設置,還會在其中任何一路出現故障時無擾切換為另一套網路,這種切換是毫秒級別的。我們把這一段翻譯一下,就是說DCS系統的網路是兩套(可能是三套),每套正常情況下是一用一備,兩套系統間可以實現互切。主流的網路雖然冗餘配置,但是真正在工作的只有一套,另一套是備用狀態。這樣的設計,不僅可以保證安全運行,還可以降低系統運算的負荷。

網路的節點包括交換機、人機交互介面、IO盤櫃,三者通過網線、光纖等通訊網路有機連接在一起。三種節點設備每個設備都具備接受兩路網路信號的功能,也就是設置有兩套網卡。我們在學習這一段的時候,要弄清楚每個節點的IP設置原則,因為對於主控單元跟操作員站來講,網卡位址的分配是不一樣的,至少是分配的網段不一樣。而對於交換機來講,部分交換機需要設置IP,有的也可以使用默認設置,具體的設置方式大家可以參閱各個廠家的說明書。一般來講,如果你服務的是一家運行電廠,這些問題是不需要考慮的,當然如果是一家基建電廠,需要你去進行全程組態的話,這些是需要考慮的。這裡我們需要多說幾句,由於所有盤櫃和操作員站的網路都會彙集在交換機櫃,部分網路在連接的時候難免會出現問題,最可怕的就是同一個節點的兩個網路連到了同一個交換機上,由於是冗餘配置,如果我們不進行網路切換試驗,網路狀態圖上又沒有體現的話,就會造成單網運行。曾經我在一家電廠調試,就遇到了這類問題,因此作為DCS的服務人員或是調試人員,按圖施工是非常重要的。當然,作為業主應該尤其重視此類問題,畢竟這是自己家的設備。

我們把上述的內容簡單總結一下,就是兩句話,網路是冗餘配置,網路節點的連接要正確。在機組檢修過程中,網路設備的切換試驗是很有必要的,曾經我遇到過備用網路休眠的問題,重啟設備後恢復正常。關於網路的其他問題,我簡單說一個事故,也是我的親身體驗。某電廠4*350MW機組,全廠DCS系統主輔一體化,全廠包括輔網系統的DCS參數可以實現異地的讀取,這樣的設計可以說是非常的人性化,方便參數的調閱。但是,遇到的一個問題是,由於網路節點較多,所以同一網段就用到了三台交換機,三台交換機之間串聯起來。但是由於三台交換機不具備環網功能,當時意外將某台機組的三台交換機造成了環網,爆發網路風暴,全廠DCS出現離線故障,教訓極為慘痛。後來通過網路改造,對DCS系統網路進行了優化,DCS系統也增加了網路風暴抑制的功能,這個問題才算徹底解決。每一次的進步都是建立在事故的深刻教訓上,每一次的失敗都是一次進步的開始。我們在選取DCS網路設備的時候,一定要認真瞭解其具備的功能,不能想當然的認為其具備什麼功能,嚴謹的治學態度是很重要的。

關於網路系統,我們再補充幾點。在設備的安裝階段,為了今後的檢修方便,DCS系統磁片櫃的網線一定要保證標牌的正確和齊全,一旦其中任何一根網線出現問題,基本意味著還有一根存在問題的網線,在交換機以及各個盤櫃,網線的連結一定要有順序,不要不同的交換機連接方式各異。總而言之,對於複雜的設備,按圖施工就是捷徑。

現在我們把網路方面需要掌握的內容進行總結,也是兩句話:弄清網路設備組成,理清網路節點位址。不管是哪一套DCS系統,都要按照這個思路去瞭解他的網路,至於深層次的東西,比如交換機的組態等,可以按照自己的興趣進行學習。

網路一般是冗餘配置,DCS系統電源同樣也是如此。DCS系統一般都是一路廠用電、一路UPS電源進行供電,一般UPS電源作為主電源,廠用電作為備用電源。兩者在DCS系統的任何節點上都可以實現無擾切換,切換時間是毫秒級別,不會造成DCS系統的誤動或者拒動。

上圖:某品牌雙電源切換裝置

不過,儘管都是雙切換,但是在DCS系統的不同節點上,切換的原理也稍有不同。一般在DCS系統電源櫃,UPS和廠用電送到之後,會通過上圖中的雙電源切換裝置進行切換;在各個DCS系統磁片櫃,一般是每個機籠有兩套電源轉換模組,其實也是一種電源切換裝置。在這裡,我們首先補充一下,DCS系統各個節點上使用的電源都是什麼類型。一般通過主廠房送到DCS電源櫃的兩路電源都是220VAC,而在各個DCS系統磁片櫃會進行轉換成24VDC用作設備的工作電源,轉換成48VDC用作開關量輸入信號的查詢電源。當然,部分IO模組使用的是5VDC或者其他類型的電源,也都是通過一些特殊的電源模組進行轉換。我還遇到過用24VDC作為查詢電源的,其實個人認為它的穩定性不如48VDC的高。

上圖,電源切換原理圖

在各個工程師站和操作員站包括網路交換機,其工作電源一般是220VAC,不需要進行降壓轉換,不過為了保證這些節點的設備不會斷電,一般也會採用不同的電源切換方式。有的操作員站內部存在兩個電源,可以接受兩路220VAC的電源輸入,這樣的可以把UPS和廠用電電源直接接入即可。不具備這種功能的操作員站,就需要在DCS電源櫃增設切換後電源,用電源切換裝置進行切換後輸出一路電源,作為操作員站或者網路交換機的電源。在這裡需要解釋的一個問題是,UPS指的是不斷電供應系統,我們也可以稱之為保安電源。在火力發電廠中,一般小型機組使用的是UPS主機電源裝置,這個裝置可以接受一路220VAC的電源,通過它你變成直流電源,然後再轉換成220VAC的交流電源,同時這類裝置自帶充電電池,在其他電源失電的情況下,電池電源可以切入轉換成220VAC輸出至DCS使用。通過這套裝置轉換後的電源品質較高,電壓穩定,適用於DCS這種高精尖的設備。因此,一般火電廠都是把DCS電源作為首選電源。稍大型的機組,由於UPS裝置的容載有限,DCS不單獨設置UPS電源,一般是從電氣接入一路品質較高的保安電源作為DCS電源的主路。

上圖,DCS供電示意圖

上面說的這些可能過於複雜, 我們略微進行一下整合,也是兩句話:DCS節點一般都是兩路電源,每個節點的電源切換方式稍有不同。唉這些DCS系統節點中,電源回路最複雜的就是IO櫃內的電源。無論是送到盤櫃內部的哪一路,都要轉換成盤櫃內設備設計要求的電源才行。前面我們已經提到,一般IO模組的工作電源是24VDC,查詢電源是48VDC,這些電源也是要求冗餘配置的。不管是UPS還是廠用電在進入DCS盤櫃後,都會有兩套電源轉換模組分別將其轉換成24VDC或者48VDC,然後才會送入到模組。如果模組需要的是5VDC,機籠裡還會設計5VDC的電源轉換模組,甚至在以前和利時的FM系列的模組自身就具備將24VDC轉換成5VDC的功能。當然,說起來各有千秋,但是殊途同歸,理念雖不同,目標是一致的。

說了這麼多,其實DCS系統的電源主要是瞭解電源櫃的切換回路原理,這個問題我們會在今後的文章中單獨介紹;其次要瞭解各類DCS節點的電源使用情況,停機檢修時要對電源進行切換試驗,記錄切換時間,看看是否能做到無擾切換。

咱們繼續探討DCS系統硬體最後的部分---DCS系統IO模組。所謂IO模組指的是信號輸入輸出卡件,一般分為AI(模擬量輸入)、AO(模擬量輸出)、DI(開關量輸入)、DO(開關量輸出)四大類,當然再細分的話還包括熱電阻、熱電偶、頻率(脈衝)以及DEH伺服模組等。不過,整體來看,逃不出這幾種類型。

關於DCS模組的學習,在日常首先要從模組的種類下手,弄清楚模組的使用方式,包括接線方式、跳線設置以及每個模組通道數等。一般情況下,各個DCS廠家的模組原理大都一樣,畢竟接收或者動作的設備都是一樣的。區別在於接線方式,比如個別類比量輸入模組,對於4~20mA信號的輸入要求不一樣。聽說有的廠家的模組不區分有源和無源信號,目前我遇到的DCS系統對有源和無源信號都是有區分的。再比如一些熱電偶的信號,有的模組需要根據熱電偶就地是否自帶接地而改變模組端子的跳線方式。根據這種情況,其實我們可以總結一個規律,不管是哪種DCS系統, 我們如果對他的硬體不熟悉,可以單獨查看他的說明書,看看是否有接線方式方面的特殊要求,至於為什麼這麼接線,大可以不必太理會,這主要是由其內部板子的線路設計造成的。有興趣的可以對其內部板子進行研究。

關於模組跳線的設置,其實主要是由兩方面原因造成的,一個是上文提到的就地變送器等設備是否自帶接地,一個是某塊是否需要疊加一個電阻信號。這兩個原因,在各個DCS系統的硬體跳線設置是通用的。

把上面的內容總結一下,無非也是兩句話:各個DCS模組的接線方式大同小異,跳線設置方式會有區別。

其實在調試和檢修過程中,對月模組的要求無非就是這些,還要你弄懂了DCS模組的接線方式,基本上可以解決70%以上的問題。不過,在我們的日常工作中,難免會有一些特例,比如DEH伺服模組的組態和跳線設置,就是很多DCS系統的難點。這些不是空看看說明書就能學會的,而是需要你親身去實踐和操作,將遇到的問題按照自己的思路進行一番鬥爭,實踐才是檢驗真理的唯一標準!

如果把上述功能混為一談,我們需要掌握的DCS的最基本的功能包括:查看點資訊、點強制、邏輯離線上演算法、邏輯修改及下裝方法、圖形修改及下裝方法、曲線查詢、PID參數調整、調門整定流程、報表列印。主要掌握了上述功能,基本的DCS操作和簡單的組態時沒有問題的。而像一些較為深入的功能,比如資料庫組態,正常運行期間使用較少,可以作為瞭解。當然,如果你有幸參與的是一個全新的工程,DCS系統需要從0開始,那你就需要做更多的研究了。針對我們說的日常需掌握的功能,我們逐一做介紹。

第一,查看點資訊。這是最基本的一個操作,這個操作的目的是讓你知道一個實點所在的硬體的具體位置,以方便查線。一個點資訊主要包括IO站號、模組位址號、通道號,搞清了這些就知道了一個點的物理位址。點資訊中的其他參數包括量程、報警值、點類型等,也是最常用到的內容。

第二,點強制。對一個點進行強制,以滿足試驗或者檢修的需要,是DCS系統常用的功能。點強制時有很多的注意事項,在今後的文章中我們會進一步探討,這個功能無論是哪套DCS都很簡單,但是用途極廣,是熱控專業必須掌握的技能。

第三,邏輯離線上演算法。邏輯離線演算法是指,在不登錄控制站的情況下我們看到的邏輯描述,而線上演算法則是讀取了控制器的即時參數。換句話說,我們要看懂邏輯,看明白邏輯的運算,只有看懂了邏輯,才能明白一個控制過程是怎麼實現的。

第四,邏輯修改及下裝。不管是什麼類型的DCS,邏輯修改後都有一個編譯的過程,只是有的編譯與邏輯保存混在一起,有的編譯與下裝混在一起,只要你的邏輯沒有演算法錯誤,都是可以下裝到DCS裡。我們在人機交互介面(工程師站)修改完邏輯,只有下裝到DCS才能使其產生作用。

第五,圖形修改及下裝。這個更好理解,也就是修改後的圖形同步到各個操作員站。目前我遇到了兩種不同的下裝方法,一種是DCS自帶圖形下裝功能,一種是需要手動拷貝到各個操作員站相應的資料夾,當然也有兩種功能兼備的。

第六,曲線查詢。這個是一個常用功能,包括曲線的增減、時間設置、曲線顏色等參數設置、歷史曲線查詢等。

第七、PID參數調整。這是一個泛指,還包括其他參數的線上寫入,不過PID的尤為重要。需要指出的是,不同的DCS系統PID參數稍有不同。比如,有的系統P就是指的比例帶,有的則是比例帶的倒數,還有的是在比例帶上增加了一個整數倍,在整定PID參數的時候,我們需要提前弄清楚。

第八、調門整定。這個主要是牽扯到DEH的相關功能,我們需要知道調門的整定流程,這個工作非常重要。不過,需要指出的是,不管是用哪一套DCS系統進行調門的整定,都要保證調門LVDT安裝合理正確。

第九,報表列印。這是DCS工程師的基本技能,不需贅言。

綜上,你可以按照上述九個方面,檢驗一下自己是否已經掌握了一套DCS。當然,DCS作為發電廠最核心、最有技術含量的關鍵所在,上述功能只是DCS的入門功能,而想要達到專業級別的水準,還需要付出更多的努力。

在上一部分我們講到了DCS系統的組態語言、DCS的專業功能,包括邏輯及畫面的修改和下裝等。這些功能的實現,除了軟體組態以外,更重要的是需要硬體方面的支援。所謂DCS系統的硬體,其實就是說的DCS系統所有可見的實體部分,詳細點說包括DCS系統電源、網路及其設備、人機交互介面、IO盤櫃,更廣義的分類可以將上層的管理系統也納入DCS中。

很多第一次接觸DCS的會感覺很複雜,軟體方面的昨天我們已經講過了,不知道大家有沒有收穫。硬體方面的,就按照我說的電源、網路、人機交換介面、IO盤櫃四部分進行學習。

首先說網路。網路是DCS系統的神經部分,如果沒有網路,則這個DCS系統沒有辦法進行集中管理,也就不能算是一套真正的DCS。PLC系統對網路的要求就稍微低一點,也算是DCS跟PLC的區別,在這兒我們不進行贅述。DCS系統最重要的性能就是穩定性,DCS系統無論四網路還是電源都是冗餘配置。就網路而言,每層網路都是雙網結構。這種結構不僅可以實現冗餘上的設置,還會在其中任何一路出現故障時無擾切換為另一套網路,這種切換是毫秒級別的。我們把這一段翻譯一下,就是說DCS系統的網路是兩套(可能是三套),每套正常情況下是一用一備,兩套系統間可以實現互切。主流的網路雖然冗餘配置,但是真正在工作的只有一套,另一套是備用狀態。這樣的設計,不僅可以保證安全運行,還可以降低系統運算的負荷。

網路的節點包括交換機、人機交互介面、IO盤櫃,三者通過網線、光纖等通訊網路有機連接在一起。三種節點設備每個設備都具備接受兩路網路信號的功能,也就是設置有兩套網卡。我們在學習這一段的時候,要弄清楚每個節點的IP設置原則,因為對於主控單元跟操作員站來講,網卡位址的分配是不一樣的,至少是分配的網段不一樣。而對於交換機來講,部分交換機需要設置IP,有的也可以使用默認設置,具體的設置方式大家可以參閱各個廠家的說明書。一般來講,如果你服務的是一家運行電廠,這些問題是不需要考慮的,當然如果是一家基建電廠,需要你去進行全程組態的話,這些是需要考慮的。這裡我們需要多說幾句,由於所有盤櫃和操作員站的網路都會彙集在交換機櫃,部分網路在連接的時候難免會出現問題,最可怕的就是同一個節點的兩個網路連到了同一個交換機上,由於是冗餘配置,如果我們不進行網路切換試驗,網路狀態圖上又沒有體現的話,就會造成單網運行。曾經我在一家電廠調試,就遇到了這類問題,因此作為DCS的服務人員或是調試人員,按圖施工是非常重要的。當然,作為業主應該尤其重視此類問題,畢竟這是自己家的設備。

我們把上述的內容簡單總結一下,就是兩句話,網路是冗餘配置,網路節點的連接要正確。在機組檢修過程中,網路設備的切換試驗是很有必要的,曾經我遇到過備用網路休眠的問題,重啟設備後恢復正常。關於網路的其他問題,我簡單說一個事故,也是我的親身體驗。某電廠4*350MW機組,全廠DCS系統主輔一體化,全廠包括輔網系統的DCS參數可以實現異地的讀取,這樣的設計可以說是非常的人性化,方便參數的調閱。但是,遇到的一個問題是,由於網路節點較多,所以同一網段就用到了三台交換機,三台交換機之間串聯起來。但是由於三台交換機不具備環網功能,當時意外將某台機組的三台交換機造成了環網,爆發網路風暴,全廠DCS出現離線故障,教訓極為慘痛。後來通過網路改造,對DCS系統網路進行了優化,DCS系統也增加了網路風暴抑制的功能,這個問題才算徹底解決。每一次的進步都是建立在事故的深刻教訓上,每一次的失敗都是一次進步的開始。我們在選取DCS網路設備的時候,一定要認真瞭解其具備的功能,不能想當然的認為其具備什麼功能,嚴謹的治學態度是很重要的。

關於網路系統,我們再補充幾點。在設備的安裝階段,為了今後的檢修方便,DCS系統磁片櫃的網線一定要保證標牌的正確和齊全,一旦其中任何一根網線出現問題,基本意味著還有一根存在問題的網線,在交換機以及各個盤櫃,網線的連結一定要有順序,不要不同的交換機連接方式各異。總而言之,對於複雜的設備,按圖施工就是捷徑。

現在我們把網路方面需要掌握的內容進行總結,也是兩句話:弄清網路設備組成,理清網路節點位址。不管是哪一套DCS系統,都要按照這個思路去瞭解他的網路,至於深層次的東西,比如交換機的組態等,可以按照自己的興趣進行學習。

網路一般是冗餘配置,DCS系統電源同樣也是如此。DCS系統一般都是一路廠用電、一路UPS電源進行供電,一般UPS電源作為主電源,廠用電作為備用電源。兩者在DCS系統的任何節點上都可以實現無擾切換,切換時間是毫秒級別,不會造成DCS系統的誤動或者拒動。

上圖:某品牌雙電源切換裝置

不過,儘管都是雙切換,但是在DCS系統的不同節點上,切換的原理也稍有不同。一般在DCS系統電源櫃,UPS和廠用電送到之後,會通過上圖中的雙電源切換裝置進行切換;在各個DCS系統磁片櫃,一般是每個機籠有兩套電源轉換模組,其實也是一種電源切換裝置。在這裡,我們首先補充一下,DCS系統各個節點上使用的電源都是什麼類型。一般通過主廠房送到DCS電源櫃的兩路電源都是220VAC,而在各個DCS系統磁片櫃會進行轉換成24VDC用作設備的工作電源,轉換成48VDC用作開關量輸入信號的查詢電源。當然,部分IO模組使用的是5VDC或者其他類型的電源,也都是通過一些特殊的電源模組進行轉換。我還遇到過用24VDC作為查詢電源的,其實個人認為它的穩定性不如48VDC的高。

上圖,電源切換原理圖

在各個工程師站和操作員站包括網路交換機,其工作電源一般是220VAC,不需要進行降壓轉換,不過為了保證這些節點的設備不會斷電,一般也會採用不同的電源切換方式。有的操作員站內部存在兩個電源,可以接受兩路220VAC的電源輸入,這樣的可以把UPS和廠用電電源直接接入即可。不具備這種功能的操作員站,就需要在DCS電源櫃增設切換後電源,用電源切換裝置進行切換後輸出一路電源,作為操作員站或者網路交換機的電源。在這裡需要解釋的一個問題是,UPS指的是不斷電供應系統,我們也可以稱之為保安電源。在火力發電廠中,一般小型機組使用的是UPS主機電源裝置,這個裝置可以接受一路220VAC的電源,通過它你變成直流電源,然後再轉換成220VAC的交流電源,同時這類裝置自帶充電電池,在其他電源失電的情況下,電池電源可以切入轉換成220VAC輸出至DCS使用。通過這套裝置轉換後的電源品質較高,電壓穩定,適用於DCS這種高精尖的設備。因此,一般火電廠都是把DCS電源作為首選電源。稍大型的機組,由於UPS裝置的容載有限,DCS不單獨設置UPS電源,一般是從電氣接入一路品質較高的保安電源作為DCS電源的主路。

上圖,DCS供電示意圖

上面說的這些可能過於複雜, 我們略微進行一下整合,也是兩句話:DCS節點一般都是兩路電源,每個節點的電源切換方式稍有不同。唉這些DCS系統節點中,電源回路最複雜的就是IO櫃內的電源。無論是送到盤櫃內部的哪一路,都要轉換成盤櫃內設備設計要求的電源才行。前面我們已經提到,一般IO模組的工作電源是24VDC,查詢電源是48VDC,這些電源也是要求冗餘配置的。不管是UPS還是廠用電在進入DCS盤櫃後,都會有兩套電源轉換模組分別將其轉換成24VDC或者48VDC,然後才會送入到模組。如果模組需要的是5VDC,機籠裡還會設計5VDC的電源轉換模組,甚至在以前和利時的FM系列的模組自身就具備將24VDC轉換成5VDC的功能。當然,說起來各有千秋,但是殊途同歸,理念雖不同,目標是一致的。

說了這麼多,其實DCS系統的電源主要是瞭解電源櫃的切換回路原理,這個問題我們會在今後的文章中單獨介紹;其次要瞭解各類DCS節點的電源使用情況,停機檢修時要對電源進行切換試驗,記錄切換時間,看看是否能做到無擾切換。

咱們繼續探討DCS系統硬體最後的部分---DCS系統IO模組。所謂IO模組指的是信號輸入輸出卡件,一般分為AI(模擬量輸入)、AO(模擬量輸出)、DI(開關量輸入)、DO(開關量輸出)四大類,當然再細分的話還包括熱電阻、熱電偶、頻率(脈衝)以及DEH伺服模組等。不過,整體來看,逃不出這幾種類型。

關於DCS模組的學習,在日常首先要從模組的種類下手,弄清楚模組的使用方式,包括接線方式、跳線設置以及每個模組通道數等。一般情況下,各個DCS廠家的模組原理大都一樣,畢竟接收或者動作的設備都是一樣的。區別在於接線方式,比如個別類比量輸入模組,對於4~20mA信號的輸入要求不一樣。聽說有的廠家的模組不區分有源和無源信號,目前我遇到的DCS系統對有源和無源信號都是有區分的。再比如一些熱電偶的信號,有的模組需要根據熱電偶就地是否自帶接地而改變模組端子的跳線方式。根據這種情況,其實我們可以總結一個規律,不管是哪種DCS系統, 我們如果對他的硬體不熟悉,可以單獨查看他的說明書,看看是否有接線方式方面的特殊要求,至於為什麼這麼接線,大可以不必太理會,這主要是由其內部板子的線路設計造成的。有興趣的可以對其內部板子進行研究。

關於模組跳線的設置,其實主要是由兩方面原因造成的,一個是上文提到的就地變送器等設備是否自帶接地,一個是某塊是否需要疊加一個電阻信號。這兩個原因,在各個DCS系統的硬體跳線設置是通用的。

把上面的內容總結一下,無非也是兩句話:各個DCS模組的接線方式大同小異,跳線設置方式會有區別。

其實在調試和檢修過程中,對月模組的要求無非就是這些,還要你弄懂了DCS模組的接線方式,基本上可以解決70%以上的問題。不過,在我們的日常工作中,難免會有一些特例,比如DEH伺服模組的組態和跳線設置,就是很多DCS系統的難點。這些不是空看看說明書就能學會的,而是需要你親身去實踐和操作,將遇到的問題按照自己的思路進行一番鬥爭,實踐才是檢驗真理的唯一標準!

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