0DCS系统的调试和试验

分散控制系统的调试和试验分散控制系统的运行维护与管理湖南省电力公司试验研究院热控所刘武林所长、高工2008年10月分散控制系统的调试和试验分散控制系统（DistributionControlSystem，简称DCS）是以微处理机为基础，以控制分散、操作和管理集中为特征，集数据采集、监视、过程控制、记录于一体的标准的、开放的工业控制系统。通常按功能划分为几大系统：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统(MCS)、炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）、汽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。DCS系统在我国火力发电机组上的应用越来越普及，应用范围不断扩大，其功能已逐步扩展到机、炉、电全厂控制以及外围辅助系统。DCS作为全厂的主要自动化控制设备，越来越显现出它的重要性，因此，从DCS设备的招标、出厂验收、调试，到日常的检修、运行和维护，都必须引起足够的重视。一、分散控制系统的现场调试新建机组DCS系统的调试主要包括以下阶段：调试前的准备、DCS系统受电前检查和受电后的测试、控制系统的前期调试、控制系统的联调等。(一)调试前的准备调试前的准备主要是指调试资料的收集，调试前对图纸的检查，以及调试方案的编写。调试人员在调试前，应充分熟悉DCS控制系统，掌握DCS控制系统的硬件维护和软件组态的基本技能。(二)分散控制系统首次通电前的检查DCS系统首次通电前的准备工作质量，对系统的调试工作能否顺利进行将带来较大影响。比如接地系统不好，现场电力磁场可能会对控制系统带来干扰；控制信号与测量信号共用电缆，可能会引起设备误动作；接线错误有可能损坏模件或部件等等。有关这方面的经验教训很多，因此通电前应认真进行检查和测试工作。DCS控制系统受电前，应具备以下条件：1)DCS机柜正确安装就位；2)DCS系统设备及模件安装结束，设备外观检查无破损；3)网络通讯电缆、模件间预制电缆安装结束；4)各设备的电源接线正确，DCS供电系统准备好；5)各I/O柜端子未与就地设备连接；6)DCS机柜接地良好；7)主控制室、工程师室、电子室的空调系统、消防系统工作正常，符合DCS系统运行环境要求，室内环境整洁，照明充足。（三）控制机柜上电在完成DCS首次通电前的检查工作后，可进行机柜的上电工作。在上电前，应确认所有开关都在OFF状态，机柜内的所有模件等应先拔离插槽。DCS系统首次受电工作应按顺序依次进行，采用从前到后逐级通电的方式进行，每一步输出合格后，再可打开下一级开关，进行下一步检查。DCS系统受电一般按以下步骤进行：1)电源开关检查：确认所有电源开关在OFF位置；2)从DCS机柜插槽中拔出所有模件，必要时，将所有终端单元与模件连接电缆脱开；3)网络通讯电缆检查：通讯电缆完整无破损，端口连接正确；4)模件间预制电缆检查：预制电缆完整无破损，连接正确；5)DCS系统交流供电回路绝缘检查；6)检查供电电源的品质和UPS至DCS配电柜的进线，应符合品质要求，合上配电柜电源开关；7)DCS过程控制机柜受电：检查电源进线及供电电压；合上机柜电源，检查风扇工作情况；插入电源模件至相应的槽位上并锁紧，这时电源模件上正常指示灯应亮，测量各电源排上电压满足要求；检查模件的地址、功能设置开关，确认与软件组态一致；依次插入过程控制模件，检查模件工作情况；检查I/O电源电压；8)DCS操作员站及工程师站受电；9)利用工程师工作站对过程控制模件进行软件恢复；10)操作员站软件恢复。(四)DCS系统的前期调试DCS系统的前期调试，是指现场热工设备在进行安装，至现场电缆尚未连通阶段。这阶段调试工作的主要目的是：保证I/O通道正确，处理精度符合要求；硬件配置、软件组态、画面组态符合设计要求；操作员站、打印机、拷贝机、SOE系统能正常工作；确认各子系统控制逻辑符合现场实际运行要求，初始参数设置正确等。1I/O信号通道测试DCS系统通电工作完成后，应及时做好I/O信号通道检查测试工作，在端子柜加信号对所有I/O信号进行内部通道测试、检查，检查内容包括：测量参数的采样周期、显示周期和“死区”设置，应满足机组运行的需要；各I/O模件地址和功能设置应正确；各通道及模件工作应正常；设计的标签从端子接线柜到CRT画面的信号显示名称、位置是否一一对应；信号类型、量程、报警定值、保护功能、温度补偿功能及内部测点连接应与设计一致；通道处理精度和信号响应时间应符合合同和运行要求等。为防止I/O信号检查过程中的遗漏，对所有开关量和模拟量输入信号检查时，可按端子板排列顺序逐一加信号进行测试确认，并做好记录。对所有开关量和模拟量输出信号，可用强制单点的方法，在输出端子上进行测试确认并做好记录。2画面的检查与修改调试初期阶段，应在操作员站上逐幅调出画面进行检查核实。a)各类流程画面的检查；b)参数监视画面的检查；c)各类趋势曲线显示画面的检查；d)各报警画面、报警窗口和报警确认功能的检查；e)操作员站上对被控装置进行操作的检查；f)历史数据检索画面的检查；g)系统自诊断信息的检查；检查中发现异常或错误，要做好记录，按规定的修改程序进行修改，修改后应及时打印有关图纸，并及时做好修改后的软件备份工作。3报表打印功能的测试分别进行系统报警打印、操作员操作打印、事故追忆（SOE）打印、日常报表打印测试，确认能正常打印，且打印的格式、内容和时间符合要求。4SOE记录和事故追忆系统功能测试在I/O柜逐个短路SOE的开关量信号，检查画面报警显示、打印信号的内容、次序及时间顺序，应与输入信号一致，且重复打印时时序无变化，事故追忆显示符合设计要求。5控制子系统逻辑组态核对逐个调出控制子系统逻辑组态，确认各子系统控制逻辑符合现场实际运行要求，保护定值、上下限值、PID等初始参数设置正确。（五）控制系统联调及投运控制系统联调阶段，指的是被联调的控制系统设备安装已基本结束，涉及到这部份系统的热工单体设备已调试合格，电缆已基本接通，逻辑检查修改工作完成；这个阶段的调试质量好坏，是确保各子系统能否随机组启动投入正常运行的关键。1电缆敷设、接线检查电缆可靠敷设，接线正确、牢固，是保证这阶段调试工作顺利开展和今后机组稳定运行的基础，因此在控制系统联调前，调试人员首先应认真做好电缆敷设和接线的检查工作。2DAS系统联调DAS系统联调工作的目的，主要是为了确认各测量回路连接是否正确，模拟量测量单元一次仪表校验量程与CRT显示量程是否一致、热电偶正负极性连接是否有错、压力测量的修正是否与实际相符、系统的综合精度是否满足要求、开关量信号所连接的开闭触点是否符合设计等等。3模拟量控制功能调试模拟控制功能调试，包括MCS、DEH、MEH和BPS的调试，通过控制子系统回路画面和逻辑，逐个进行检查、调试、整定；调试过程要确保安全，调试顺序是先手动，后自动，最后再串级或其它复杂回路。模拟量控制系统调试步骤：（1）确认控制系统各信号输入、输出通道接线正确，功能正常；（2）通过操作员站M/A操作器，发出指令后，检查控制对象的动作方向及阀门（或档板）的实际位置，应与CRT画面反馈显示一致，并符合实际工艺要求；调整系统灵敏度，使执行机构全行程动作无振荡现象出现；（3）确认控制对象在开、关的全行程动作中，应平稳、无卡涩；各行程开关、力矩开关接点的动作正确、可靠；测试并记录阀门在开、关方向上的全程动作时间。（4）必要时进行阀门的流量特性试验，并保留试验记录曲线，确认阀门流量特性满足控制要求；（5）确认控制系统各信号变送器投入运行，工作正常；（6）根据经验对系统初步设置一组控制器参数；（7）待机组运行工况满足控制子系统投运要求时，将系统投入运行，细调PID调节参数并进行扰动试验，直至系统满足调节品质要求，保留扰动试验记录曲线；（8）将PID调节器最终参数写入数据库中并作好记录，存档备查；（9）进行软件备份，统计系统的投入率、投运时间并记录。4开关量控制功能调试开关量控制功能调试，包括FSSS、SCS、ECS系统的调试，其任务是确保各子系统逻辑组态正确，联锁保护动作可靠，画面显示满足运行要求，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。开关量控制系统调试步骤：（1)检查被调试的控制子系统回路画面和逻辑，确认初始参数设置正确；（2)确认控制系统各信号输入、输出通道接线正确，功能正常；（3)通过操作员站发出开或关指令，检查控制对象的动作方向及阀门（或档板）的实际位置，应与CRT画面反馈显示一致，并符合实际工艺要求；（4)确认控制对象在开、关方向上的全行程动作平稳、无卡涩；各行程开关、力矩开关接点的动作可靠；（5)测试各阀门、档板开、关方向上的全行程动作时间，并做好记录;核准控制逻辑中设定的开、关允许时间的设定值，宜大于测试值2～5s，做好记录；（6)检查设备的启、仃状态及逻辑条件状态应与现场实际状态一致；（7)通过操作员站发出启停指令，检查控制对象的启、停及转动方向应正确，与CRT画面显示一致，并符合实际工艺要求；（8)输入模拟信号对系统进行联锁保护、程序控制的开环试验，系统的执行步序、逻辑关系、运行时间以及输出状态应符合运行要求；（9)进行子系统的联锁保护试验，试验时尽可能地接近实际运行状况条件进行，做好记录；（10)确认控制系统各信号测量仪表回路投入运行，工作正常；（11)待机组运行工况满足系统投运要求时，将系统投入运行；（12)进行软件备份。统计系统的投运时间并记录。DCS的静态调试与动态调试控制系统投运前的检查和模拟试验称为静态调试，主要有以下内容：（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及模拟试验；（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；控制系统投运后的整定试验称为动态调试，主要有以下内容：（1）燃油系统泄漏试验及炉膛吹扫功能试验；（2）火焰检测系统的动态参数整定；（3）模拟量输入检测参数的投运和检查；（4）模拟量控制系统的投运及参数整定；（5）顺序控制系统启停试验；机组整套启动前，热控系统的调试工作主要以静态调试为主；机组整套启动以后，热控系统的调试工作主要以动态调试为主。机组的启动调试机组的启动调试分分部试运、整套启动试运、试生产三个阶段。分部试运阶段从高压厂用母线受电开始到整套启动试运开始为止。分部试运包括单机试运和分系统试运两部分，单机试运是指单台辅机的试运，分系统试运是指按系统对其动力、电气、热控等所有设备进行空载和带负荷的调整试运。整套启动调试阶段是从炉、机、电第一次整套启动时的锅炉点火开始，到完成满负荷试运移交试生产为止。整套启动调试按空负荷调试、带负荷调试、满负荷调试三个阶段进行。热控设备调试分单体调试、分系统调试、整套启动调试。单体调试主要是指温度、压力、流量等测量仪表及执行器的调校、分系统调试主要包括控制装置的复原调试、控制装置与执行机构的遥控手操联动试验、冷态自动保护联锁等回路的开环调试；整套启动调试主要内容是系统的投运与考核、运行故障检查与处理。新建机组热控系统调试简要流程如图1所示。二、分散控制系统的试验DCS出厂前应进行DCS系统性能及功能的检查、测试验收。经过大修、软件升级或作了较大改动的运行机组的控制系统，应进行DCS系统的性能与功能的完整试验。试验内容与方法主要依据是DL/T659-2006《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》、DL/T774-2004《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》。（一）控制系统基本性能试验主要包括7个方面：1）DCS系统的冗余性能试验2）系统容错性能试验:3）系统实时性测试:4）系统响应时间的测试5）系统存储余量和负荷率的测试:6）抗干扰能力试验:7）I/O通道精度测试（一）控制系统基本性能试验1冗余性能试验:1.1操作员站和服务站冗余切换试验:a)对于并行工作的设备，如操作员站等，停用其中一个或一部分设备，应不影响整个计算机控制系统的正常运行。b)对于冗余切换的设备，当通过停电或停运应用软件等手段使主运行设备停运后，从运行设备应立