系统的调试和试验

1、集散控制系统的调试与测试，集散控制系统的运行、维护与管理，刘武林主任，湖南省电力公司热控研究所高级工程师，2008年10月，集散控制系统(DCS)的调试与测试是一种基于微处理器的标准、开放的工业控制，其特点是分散控制、集中运行和管理，集数据采集、监控、过程控制和记录于一体。一般按功能分为几个系统：数据采集系统(DAS)、模拟控制系统(MCS)、炉膛安全监控系统(FSSS)、顺序控制系统(SCS)、汽轮机数字电液控制系统(DEH)、给水泵小汽轮机电液控制系统(MEH)、旁路控制系统(BPS)等。集散控制系统在我国火力发电机组中的应用越来越广泛，其应用范围也在不断扩大。它的功能已经逐渐扩展到控制整

2、个工厂的机械、锅炉和电力以及外围辅助系统。作为全厂的主要自动化控制设备，集散控制系统变得越来越重要。因此，必须充分重视集散控制系统设备的招标、出厂验收和调试，以及日常检修、运行和维护。1.分散控制系统的现场调试、新建机组分散控制系统的调试主要包括以下几个阶段：调试前的准备、分散控制系统通电前后的检查和试验、控制系统的预调试、控制系统的联合调试等。(1)调试前的准备，主要是指调试数据的收集、调试前的图纸检查和调试方案的编制。调试人员应充分熟悉集散控制系统，并在调试前掌握集散控制系统硬件维护和软件配置的基本技能。(2)集散控制系统首次上电前的检查和集散控制系统首次上电前的准备质量对系统的顺利调试有

3、很大影响。例如，接地系统不好，磁场功率磁场可能对控制系统带来干扰；控制信号和测量信号共用电缆，可能导致设备误操作；错误的接线可能会损坏模块或组件等。在这方面有许多经验和教训，所以通电前应仔细进行检查和测试。在通电前，集散控制系统应满足以下条件：1)集散控制系统柜正确安装到位；2)集散控制系统设备和模块安装完成后，应目视检查设备无损坏；3)模块间网络通信电缆和预制电缆安装完成；4)各设备电源连接正确，集散控制系统电源系统准备就绪；5)每个输入输出柜终端不与本地设备连接；6)分散控制系统机柜接地良好；7)主控室、工程师室和电子室的空调系统和消防系统工作正常，满足集散控制系统运行环境的要求，室内环境

4、整洁，照明充足。(3)控制机柜的通电。在第一次打开集散控制系统电源之前，检查完毕后，可以进行机柜的电源打开。开机前，请确保所有开关都处于关闭状态，并且机柜中的所有模块都应首先从插槽中拔出。分散控制系统的首次上电工作应按顺序进行，并由前至后逐步上电。每一步输出合格后，可以打开下一个开关进行下一次检查。集散控制系统的受电一般按如下方式进行：1)检查电源开关：确保所有电源开关处于断开位置；2)从分散控制系统机柜插槽中拔出所有模块，必要时从模块连接电缆上断开所有终端单元；3)检查网络通讯电缆：通讯电缆完整无损坏，端口连接正确；4)模块间预制电缆检查：预制电缆完整无损，连接正确；5)分散控制系统交流电源

5、电路绝缘检查；6)检查不间断电源至集散控制系统配电柜的供电质量和进线质量，应符合质量要求，关闭配电柜电源开关；7)集散控制系统过程控制柜电源：检查电源进线和电源电压；打开机柜电源，检查风扇的工作情况；将电源模块插入相应的插槽并锁定。此时，电源模块上的正常指示灯应亮，各电源条上测得的电压符合要求；检查模块的地址和功能设置开关，确认与软件配置一致；依次插入过程控制模块，检查模块的工作情况；检查输入输出电源电压；8)集散控制系统操作员站和工程师站接电；9)利用工程师工作站进行过程控制模块的软件恢复；10)操作员站软件恢复。(4)集散控制系统预调试是指现场热力设备安装至现场电缆未连接的阶段。此阶段调试

6、的主要目的是确保输入输出通道正确，处理精度符合要求；硬件配置、软件配置和屏幕配置符合设计要求；操作台、打印机、复印机和SOE系统能正常工作；确认各子系统的控制逻辑满足现场实际运行要求，初始参数设置正确。1输入/输出信号通道测试。集散控制系统通电后，应及时进行输入输出信号通道检查和测试。所有输入/输出信号应在终端机柜中进行测试和检查。检查内容包括：采样周期、显示周期和测量参数的“死区”设置，应满足机组运行的需要；每个输入输出模块的地址和功能设置应正确；所有通道和模块应正常工作；从终端机柜到阴极射线管屏幕的信号显示名称和设计标签的位置是否一一对应；信号类型、范围、报警整定值、保护功能、温度补偿功能

7、和内部测点连接应与设计一致；信道处理精度和信号响应时间应满足合同和运行要求。为防止输入输出信号检查过程中的遗漏，在检查所有开关和模拟输入信号时，可根据端子板的排列顺序逐个添加信号进行测试和确认，并做好记录。对于所有开关和模拟输出信号，可采用强制单点法对输出端子进行测试和确认，并做好记录。2.图片的检查和修改。在调试的初始阶段，应在操作台上逐个调出图片进行检查和验证。a)检查各种工艺图片；b)检查参数监控画面；c)检查各种趋势曲线的显示图像；d)检查每个报警屏幕、报警窗口和报警确认功能；e)检查操作员站受控设备的操作；f)检查历史数据检索图片；g)检查系统自诊断信息；检查中如发现异常或错误，应按

8、规定的修改程序进行记录和修改。修改后应及时打印相关图纸，修改后的软件应及时备份。3。测试报表打印功能，包括系统报警打印、操作员操作打印、事故召回(SOE)打印和每日报表打印，确认能够正常打印，打印格式、内容和时间符合要求。4、SOE记录和事故回忆系统功能测试，在I/O柜中逐个短路SOE开关信号，检查屏幕上报警显示和打印信号的内容、顺序和时间顺序，应与输入信号一致，重复打印时时间顺序无变化(5)控制系统联合调试和试运行，控制系统联合调试阶段是指联合调试控制系统设备的安装已基本结束，该部分系统涉及的热工单机设备已调试合格，电缆已基本连接，逻辑检查和改造工作已完成；这一阶段的调试质量是保证各子系统能

9、否随机启动并投入正常运行的关键。1、电缆敷设、接线检查、可靠的电缆敷设、正确牢固的接线是保证现阶段调试顺利进行和机组未来稳定运行的基础。因此，在控制系统联合调试前，调试人员应首先仔细检查电缆的敷设和接线。DAS系统联合调试和DAS系统联合调试的目的主要是确认各测量电路的连接是否正确，模拟测量单元的一次仪表校准范围是否与CRT显示范围一致，热电偶的正负极性连接是否错误，压力测量的校正是否符合实际情况，系统的综合精度是否满足要求，与开关信号连接的开关触点是否符合设计等。3、模拟控制功能调试，模拟控制功能调试，包括MCS、DEH、MEH和BPS调试，通过控制子系统回路画面和逻辑，逐一检查、调试和设置

10、；调试过程应该是安全的，调试顺序应该首先是手动的，然后是自动的，最后是级联或其他复杂的电路。模拟控制系统的调试步骤：(1)确认控制系统的信号输入和输出通道接线正确，功能正常；(2)操作员站的M/A操作员发出指令后，检查控制对象的运动方向和阀门(或挡板)的实际位置，应与阴极射线管屏幕的反馈显示一致，并满足实际工艺要求；调节系统的灵敏度，使执行机构在整个行程中没有振荡现象；(3)确认控制对象在整个开闭行程中应稳定、无卡涩；各行程开关和扭矩开关的触点应动作正确可靠；测试并记录阀门在开启和关闭方向的整个运动时间。(4)必要时，进行阀门的流量特性试验，并保持试验记录曲线，以确认阀门的流量特性满足控制要求

11、；(5)确认控制系统各信号变送器运行正常；(6)根据经验，为系统初步设定了一组控制器参数；(7)当备用机组的运行条件满足控制子系统的运行要求时，投入系统运行，微调PID调节参数，进行扰动试验，直至系统满足调节质量要求，并保持扰动试验记录曲线；(8)将PID调节器的最终参数写入数据库，做好记录并存档备查；(9)进行软件备份，统计并记录系统的输入率和运行时间。4、交换机控制功能调试，包括FSSS、SCS和ECS系统调试。其任务是确保各子系统逻辑配置正确，联锁保护动作可靠，画面显示符合运行要求，测量系统和输入输出信号接线可靠，执行设备动作方向和状态反馈正常。切换控制系统调试步骤：(1)检查被调试控制

12、子系统的电路画面和逻辑，确认初始参数设置正确；(2)确认控制系统的信号输入和输出通道接线正确，功能正常；(3)通过操作台发出开启或关闭指令，检查控制对象的运动方向和阀门(或挡板)的实际位置，应与阴极射线管屏幕的反馈显示一致，并满足实际工艺要求；(4)确认控制对象在打开和关闭方向上的整个行程是平滑的，没有堵塞；各行程开关和扭矩开关的触点能可靠工作；(5)测试各阀门和挡板在开启和关闭方向的全行程动作时间，并做好记录；批准控制逻辑中设定的开启和关闭允许时间的设定值应大于25s的试验值，并做好记录；(6)检查设备的启停状态和逻辑状态应与现场实际状态一致；(7)通过操作台发出启停指令，检查被控对象的启停

13、和旋转方向应正确，与阴极射线管屏幕显示一致，并满足实际工艺要求；(8)输入模拟信号，对系统进行联锁保护和程序控制的开环试验。系统的执行顺序、逻辑关系、运行时间和输出状态应满足运行要求；(9)进行子系统联锁保护试验，试验应尽可能接近实际运行条件，并做好记录；(10)确认控制系统的所有信号测量仪表电路投入运行并正常工作；(11)当备用机组运行条件满足系统运行要求时，投入系统运行；(12)制作软件备份。统计并记录系统的运行时间。集散控制系统的静态调试和动态调试、控制系统投入运行前的检查和模拟试验称为静态调试，主要包括以下内容：(1)控制系统组态软件检查和功能测试；(2)操作控制界面的检查和模拟测试；

14、(3)控制系统与外部系统的接口检查和联动试验；(4)联锁保护动作模拟试验；控制系统投入运行后的整定试验称为动态调试，主要包括以下内容：(1)燃料系统泄漏试验和炉膛吹扫功能试验；(2)火焰检测系统的动态参数设置；(3)模拟输入检测参数的调试和检查；(4)模拟控制系统的调试和参数设置；(5)顺序控制系统启停试验；机组启动前，热控系统的调试主要是静态调试；整个机组启动后，热控系统的调试主要是动态调试。机组启动调试分为三个阶段：分部试运、整套启动试运和试生产。该支路试运行阶段从高压厂用母线供电开始，到整套启动试运行。分部试运行包括单机试运行和子系统试运行两部分。单机试运行是指单台辅机的试运行，而子系统

15、试运行是指其所有动力、电气和热控设备根据系统空载和带负荷的调整和试运行。整个启动和调试阶段从锅炉第一次启动时的点火开始，到满负荷试运行完成并移交试生产时结束。整套启动调试分空负荷调试、负荷调试和满负荷调试三个阶段进行。热控设备调试分为单体调试、子系统调试和整套启动调试。单项调试主要是指温度、压力、流量等测量仪表和执行机构的校准，子系统的调试主要包括控制装置的恢复和调试，控制装置和执行机构之间的遥控和手动联动试验，以及冷态自动保护联锁回路的开环调试。整套启动调试的主要内容是调试和评估(1)控制系统基本性能测试，主要包括7个方面：DCS系统冗余性能测试2)系统容错性能测试： 3)系统实时性测试：

16、4)系统响应时间测试5)系统存储裕量和负载率测试： 6)抗干扰能力测试3360 7) I/O通道准确性测试，(1)控制系统基本性能测试。 1冗余性能测试： 1.1操作员站和服务站的冗余切换测试： a)对于并行工作的设备，如操作员站，如果设备的一个或部分被停用，则整个计算机控制系统的正常运行不应受到影响。 b)对于冗余切换设备，当主运行设备因停电或应用软件关闭而关闭后，从运行设备应立即切换到主运行状态。在上述测试过程中，除与测试设备相关的热工设备故障报警外，系统不得出现错误、死机或其他异常现象，故障诊断显示应正确。1.2控制站：主控制器模块冗余切换测试。主控制器模块通电后，检查每个指示灯的显示应

17、与正常的实际情况一致。选择以下方法进行主控制器模块：的冗余切换测试1)主操作时取出主控制器模块的保险丝；2)复位主控制器和主操作模块；3)在主操作中拔出主控制器模块(当模块可以插入和拔出时)。测试期间，系统应能够正常、不受干扰地快速切换或从运行的主控制器模块切换到主运行状态。故障诊断显示应正确，除模块故障和冗余丢失外，系统应无任何异常。1.3通信总线冗余切换测试：测试前，通过诊断系统或总线模块工作指示灯检查总线系统工作正常，冗余总线应处于冗余工作状态。a)切换通信网络上任意节点的设备，总线通信应正常。b)在通信网络的任一节点，轮流切断节点设备与总线之间的通信连接线，系统应无错误、崩溃或其他异常现象。c)选择以下方法进行通信总线：的冗余切换测试1)切断主操作总线模块的电源；2)拔掉主运行母线；3)断开主运行总线电缆或终端匹配