仪表及DCS系统调试教材

系统调试教材

目 录

1、仪表调试的内容和目的（检查/试验/调整）..............................................................................................1 2、仪表调试施工员的职责................................................................................................................................1 3、调试设备选用原则........................................................................................................................................1 4、仪表调试场所要求........................................................................................................................................6 5. 仪表单体调试................................................................................................................................................11 6. 仪表系统调试................................................................................................................................................11 7.联锁保护试验..................................................................................................................................................11 8．DCS系统检查调试.......................................................................................................................................11 AT FTA卡接线原理图......................................................................................................................................23 9．基金会现场总线系统..................................................................................................................................24 10．压缩机仪表控制........................................................................................................................................34

仪表调试培训教材（调试内容、场所要求、大型DCS系统、FF现场总线和压缩机组控制系统部分）

1、仪表调试的内容和目的（检查/试验/调整）

仪表调试是对工业自动化控制中涉及到的仪表单体和控制系统进行调整和试验，目的是检查其内在技术性能符合规范或设计规定，参数达到设计图纸要求。 1.1仪表单体的调试工作主要包括三个方面：

?? 通电检查，如流量仪表；

案例分析1：广州石化联合加氢中航煤和制氢装置中使用的质量流量计等联校时出现问题，由于无法举证单校检查过并出具问题报告，最终由建设公司承担经济责任，并造成不良影响。

?? 性能试验，比如热电偶的热电性能，仪表的精度等级，绝缘试验和强度试验等；

案例分析2：在天津乙烯检修中，发现部分铠装热电阻电阻值呈现不稳定性，检查发现充当填充的氧化镁粉末老化造成绝缘性能下降。

?? 范围设定，比如仪表的零点量程，压力表初始位置定位； ?? 参数调整，如仪表的电流等输出，开关设定点的设置。 1.2控制系统的调试主要包括以下方面：

?? 系统测试，主要是对包括PLC和DCS等系统的检查和测试；

?? 精度检查，对于指示型和调节回路回路进行精度检查，调节回路分成输入和输出两个方面； ?? 功能试验，主要是调节回路的调节功能（开环试验）和逻辑系统功能试验，其中逻辑功能又分为因果逻辑和顺控逻辑两种，前者受单一条件影响，后者受时间和条件双重影响。

2、仪表调试施工员的职责

?? 根据装置仪表的种类和参数确定调试设备类型和数量； ?? 确定并编写仪表调试施工技术方案； ?? 解决施工过程中出现的技术和质量问题；

?? 指导班组就现场施工过程中出现的质量改进等项目开展QC活动； ?? 协助班组开展技术改进项目的确定，指导实施过程并进行总结和上报； ?? 针对装置施工特点和难点有针对性地编写施工技术总结，实现公司技术积累。

3、调试设备选用原则

3.1调试仪表的类型

目前公司现有的标准和辅助设备包括了单项、综合和辅助三种类型，见下表：

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类型 设备名称 便携式温度校准仪便携式温度校准仪

规格及型号 D40（-40～120℃） 602（常温～600℃） 1200SERS（300～600℃）

9150A 9141C

GL-3（管式高温炉）

常温～100℃ -30-300℃ 2422 WRPB-2 ZDL-3F PPC1 0-7bar PPC2 0-350bar PPC2 0-35bar CEPPC 0-140bar PPC1 0-15bar PPC1 0-70bar PPC4(700bar) PC6-5-C PC6-20-C PC6-200-C PC6-350-C

700PV4真空模块 -95-0KPa 700P23差压模块 0—35KPa 700P06表压模块 0—700KPa 700P27表压模块 0-2000KPa 700P07表压模块 0—3450KPa

717 100G 717 30G

厂家 丹麦JFAOR公司 丹麦JFAOR公司 丹麦JFAOR公司 美国FLUKE公司 美国FLUKE公司

北京玻璃研究所 日本横河 云南仪表厂 沈阳计量仪器厂 丹麦JOFRA公司 丹麦JOFRA公司 丹麦JOFRA公司 丹麦JOFRA公司 丹麦JOFRA公司 丹麦JOFRA公司 丹麦JOFRA公司 英国SI公司 英国SI公司 英国SI公司 英国SI公司 美国 美国 美国 美国 美国 美国 美国

温场和指示型 便携式温度校准仪高温热电偶校准炉工业用干井校准炉便携式温度校验炉

产生温场但不能指示 水浴 二等标准温度计

指示但不能产生温场 便携式校准仪 标准热电偶

恒定零点温度 自动零点仪 压力校验器 压力校验器 压力校验器 压力校验器 压力校验器 压力校验器 压力校验器 压力校验器 压力校验器

压力发生和指示

压力校验器 压力校验器 数字压力模块 数字压力模块 数字压力模块 数字压力模块 数字压力模块 数字压力校准器 数字压力校准器

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数字压力计 标准压力表 标准压力表 标准压力表 标准压力表 标准压力表 标准压力表 标准压力表

压力单指示

标准压力表 标准压力表 标准压力表 标准压力表 标准压力表 标准真空压力表 标准压力表 台式标准压力表 两用压力校验台

压力单发生

加压调整器 生产过程校准仪 过程仪表校验仪 特稳携式校验仪

多功能综合表

示波器 数字繁用表 数字繁用表 现场校准仪 电阻箱

单功能表

电阻箱 电子秒表 TK3

辅助仪表

FF总线电源

2652 0-0.25MPa 0-0.4MPa 0-0.6MPa 0-1.0MPa 0-1.6Mpa 0-2.5Mpa 0-4MPa 0-6MPa 0-10MPa 0-16Mpa 0-25Mpa 0-40Mpa -0.1-0MPa 0-1.0MPa 0-0.25Mpa LYL-60 6919EA 701 744 JY821 PM-97 HP3468A 7562 272 ZX25a ZX54 STS-1 TK-2E IPM

日本横河 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 西安精密仪表厂 徐州市标准计量技术开发所

日本横河 美国FLUKE 美国FLUKE 余姚市劲仪仪表厂

菲利普公司 美国惠普公司 日本横河 美国 上海电表厂 上海电表厂 上海手表五厂

英国

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电动空压机 编程器 编程器 编程器

3.1.1单项设备

BO-INA 375 ST-3000 275

意大利 美国罗斯蒙特 美国霍尼维尔 美国罗斯蒙特

标准单项设备主要包括了进行（只能进行）某一项目操作的设备，例如压力仪表中的精密压力表和数字压力表、温度仪表中的二等水银温度计、电学仪表中的精密电阻箱、电流信号发生器、秒表等等，这些设备需要与辅助设备一起完成某项功能。 3.1.2综合设备

综合设备分为两种类型，一种是辅助设备与标准指示表集成到一起，不需要外置设备就能完成某种项目的仿真，也就是发生和指示，这种设备主要有压力仪表中的压力校准仪、温度仪表中的空气恒温槽（温度校准仪）、单参数测量和指示同时具备的现场校准仪2422等；第二种是多参数综合仪表，包括数字万用表、轴系仪表校准仪TK3等等。 3.1.3辅助仪表

辅助仪表指具有发生或其它辅助功能，但不能单独使用的仪表类型，比如压力仪表中的压力校验台、手操泵，温度仪表中的水浴、管式加热炉，电动仪表中的稳压电源、负载电阻，气动仪表中的空气压缩机等等。 3.2类型确定

?? 按照施工图纸说明书中要求遵循的规范和规程确定仪表调试的内容和项目； ?? 根据仪表规格表确定本装置仪表选用的种类选定调试设备的类型； ?? 根据仪表量程范围和类型，确定标准设备的上下限； 3.3精度选择

仪表的精度要求主要是在模拟仪表信号中，主要包括了温度、压力、电流三个方面（频率信号涉及幅值强弱，不存在精度问题），原则如下： 3.3.1温度仪表

包括了就地指示温度计、检测元件和变送单元设备，其中温度计和变送器精度与仪表的量程有关，而检测元件按照等级确定允许误差，与使用量程无关：

? 槽；

就地指示温度计中双金属温度计精度一般为1.5级，刻度上限超过100℃时可以使用空气恒温

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? 压力式温度计由于温包是体积感温，不适合用空气恒温槽标定，需要使用水浴或油浴加二等标

准水银温度计进行（目前压力式温度计采用的很少，一般在压缩机组等需要集中就地监视的场合才使用）；

?

检测元件主要类型是热电偶和热电阻两类，工业用热电偶有三个精度等级，热电阻有两个等级，

这两种检测元件分别是点测温和线测温（感温电阻丝缠绕在一个石英晶体片上），对温场体积要求不大，目前我们公司主要采用了空气恒温槽，温场指示误差600℃的空气恒温槽位为±0.5℃，1200℃空气恒温槽允许误差为±2℃满足精度要求，在测试Ⅰ级热电偶和A类热电阻时，需要根据空气恒温槽的检定记录对检定点进行偏差修正。

案例分析：燕化制氢和三废使用的热电偶由于操作过程和设备本身结构缺陷造成的精度指标标定问题。

?

温度变送单元精度根据制造厂说明书标明等级确认，当其与规格表中设计要求不符时按照设计

要求确定。包括了标准输入和测量输出，输入信号为mv（热电偶）和Ω（热电阻），输出信号是直流电流。由于温度变送器的精度不是很高，目前我们使用的标准设备都能满足要求。 3.3.2压力仪表

在仪表调试过程中一般作为标准输入使用，模拟压力和差压（包括基于静压差液位测量和孔板、文丘利管形成压差的流量测量等）输入到变送器，经过转换后输出气压（气动仪表）或电流信号（电动仪表）。需要注意两点：

?

压力需要有发生装置，包括压力校验台（0～60MPa）、手操加压泵（分为气压和液压两种）、真

空试验泵（能够产生接近零的绝对压力）和显示压力值的压力表或压力计，根据装置仪表量程范围选择；

?

标准压力仪表的精度选择与变送器使用范围和被校压力表的量程范围有关，必须满足绝对误差

小于被校表绝对误差的三分之一要求，即1/3（标准表使用量程Χ精度）＜被校表可用量程上限Χ精度

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3.3.3电流测量

电流是电动仪表标准信号形式，范围为4～20mA，按照0.1级变送器精度计算，允许误差为±(20-4)mAΧ0.1% = ±0.016mA，标准仪表的最大误差为±0.005mA才能满足要求。

目前测量电流用的大部分是数字多用表，数字多用表由于包含多种参数测量功能，没有一个统一的精度指标，而且由于仪表的快速发展，有些参数的精度已经接近计量部门使用的标准仪表精度，这样就需要注意两个方面：

?? 数字多用表送检计量时需要明确检定的参数和指标，避免无效检定；

?? 由于精度太高计量部门无法满足计量检定要求，出具的是参数对比的测试报告。 3.4配套使用

仪表调试主要的工作内容是检查和调整仪表的参数，相应的实际参数需要通过设备产生和表现出来，因此需要有成套设备才能完成这项工作。 3.4.1指示型仪表的设备配套

指示型仪表包括了就地指示仪表，如压力表、温度计，另外也有通过信号远传（一般为电信号）的指示记录仪表，如单针（多针）指示仪，调节器的测量和外给定指针，调节阀的行程指示等。

这种类型的仪表（或参数）调试需要模拟输入，不需要输出测量设备。模拟输入设备包括了两个方面，即产生模拟参数的设备和指示参数的标准仪表。例如双金属温度计校验，需要产生一个稳定的温场（水浴或空气温场），还要有一个指示温场温度大小的标准仪表，如二等水银温度计或空气恒温槽内置的温度指示计。

3.4.2变送型仪表的设备配套

所谓变送型仪表，指的是将一种参数转换成为另外一种参数，因此需要两个方面的设备，前面的一个是发生设备，与前面的3.3.1模拟输入设备相同，后面的一个是测量设备，对转换后的参数指示出来与标准值（理论值）进行比较。比如压力变送器的校验，发生设备包括了产生压力的泵和指示压力的压力计，后者需要测量输出电流的电流表（或数字多用表）。

当然有些变送型仪表调试中可能不需要全面的输入输出标准设备，例如浮筒液位（界面）变送器，输入设备中不需要专门的标准仪器。

4、仪表调试场所要求

仪表调试场所包括了两个方面，一是单体调试，二是系统调试。其中系统调试主要在安装了远传仪表的现场和集中指示和控制的控制室，一般所说的调试场所特指为仪表单体调试。

根据公司目前的管理程序，按照仪表到货入库放置位置不同，仪表单体调试所处的场所有三个，分

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别是用于压力和温度仪表调试的调试室、浮筒液位仪表的外调间和配合调节阀泄漏和强度试验的试压站，其中最主要的是调试室。 4.1仪表调试室

设立的场所根据工程施工整体布局而定，一般小型装置选择在中央控制室仪表或工艺休息（换班）间，大型装置单独设立仪表调试室。 4.1.1规定和要求

根据国家规范和石化集团公司技术规程的规定，仪表调试室要满足以下要求（目的不仅仅是提供场所，而是对标准设备的使用环境要求，还有周期要求是设备精度的保障）：

?? 室内清洁、安静、光线充足，无震动，无对仪表及线路的电磁场干扰； ?? 室内温度保持在１０～３５℃； ?? 有上、下水设施。

?? 仪表试验的电源电压应稳定。交流电源及60V以上的直流电源电压波动不应超过±１０％。60V以下的直流电源电压波动不应超过±５％。

?? 仪表试验的气源应清洁、干燥，露点比最低环境温度低１０℃以上。气源压力应稳定。 4.1.2注意事项

仪表调试室设置应考虑以下几个方面：

1）位置合理。为了防止噪音和磁场干扰影响仪表调校室的正常工作，减少仪表中间环节倒运可能造成的损坏，仪表调校室设置尽量靠近供应库房，供应部门领取的设备直接进入仪表库房，分类按区域放置在待检区，然后直接进入仪表调校室进行性能试验和技术要求调整。

2）划分科学。仪表校验室内根据调校工作的需要，按过程检验设备放置要求划分成待检区、合格区和不合格区；按照检试验内容分别隔离成高温检验区、低温检验区、压力表校验区、中高压变送器调校区、低压变送器调校区和通用区等不同单元。

3）管理加深。调校室作为仪表检定场所，对检定工作从硬件到软件都提出了较高的要求。 （1）硬件方面：

A.仪表调校室内必须清洁，每天定时清理，进入调校室的人员，必须更换指定的拖鞋。另外设立更衣室，工作人员进入调校室要求更换工作服装，被校设备在仪表库房内检验，使用专用的车辆倒运。

B.电源电压的幅值和波动是影响仪表性能的因素之一，为了最大程度的减少这种影响，对试验过程中使用的交流、直流电源分别设置高精密的自动稳压设备。

C.保证室内的温度和湿度，根据国内外统一标准，设备使用环境温度为23±5℃，相对湿度低于

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85%RH，仪表的精度等级才能达到，因此调校室内安装柜式空调以满足温度和湿度要求。

D.为了使检试验的有关资料及时准确的整理出来，仪表调校室应配备先进的计算机和激光打印机的设备。

E.标准设备的性能是检试验过程深度决定因素之一，为了满足施工的需要，仪表调校室配备先进的标准检定设备，完全满足了实际工作的需要。

（2）软件方面：

A.应制定包括《计量器具管理规定》、《调校安全管理规定》、《调校室管理规定》等张贴，对仪表调校的工作从各个方面提出要求。

B.所有参加仪表检试验人员都必须持证上岗，同时证书在有效时间内。

C.对现有标准仪表设备情况根据建设公司企业管理标准《质量管理体系文件》建立 “计量器具管理台帐”（ZH0462）。

D. 建立《仪器设备借用登记卡》，加强对设备使用的动态管理，同原始记录一起落实调试过程中设备得选用是否符合技术指标要求。

E.严格执行仪表检验报检制度，按照工程开工前划分的等级对具备条件的仪表调试室进行报检，合格后开始进行仪表单体调试工作。 4.2室外调试间

室外调试间主要用于调试液位仪表等对空间高度有要求的仪表，这类仪表要求有固定用的仪表支架和调试介质，对于外浮筒液位浮筒变送器来讲，当测量介质的密度低于水的密度时，采用湿校法进行，使用的调试介质是洁净水（保证密度接近理论值）。

由于浮筒液位变送器高度和重量较大，为了便于操作和调试，对支架和上下水设施有较高的要求，下面是一种为了满足要求而现场制作的简易调试辅助设备，具有较好的应用价值，值得借鉴。 4.2.1传统操作存在缺陷

在对浮子式液位变送器进行检查时，普遍采用的是固定一个管子，管子上搭设横梯，靠人力吊拉绳子将变送器拉起绑在架子上，使用水壶或水桶上下运水，从顶部灌水，液位靠反复充放水调整。

这种作业方法存在以下几个问题：

使用绳子通过固定横管提拉浮筒，由于反复摩擦绳子易断，变送器从高处掉落损坏； 作业人员在顶部操作面板，易形成安全事故；

顶部充水由于直接作用在浮子上，浮子向下形成冲击，信号不容易稳定；

筒内与外面监视液位的管子形成∪形管，从浮筒顶端倒水液位反应到塑料管上由时间差，需要反复

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调整才能达到要求液位，而且形成不规范的上下行程测量，不符合技术质量规定。 4.2.2改进措施

为了减少摩擦，采用了定滑轮吊拉，这样不仅减少了吊拉用力，同时减少了吊拉绳与支架的摩擦力，使其变得容易操作。

由于目前浮筒变送器普遍采用智能型，通过通讯器可以实现各种调整，在浮筒吊拉前，将电源线与通讯线连接好，将导线引到操作台前，避免了调试人员在高空对表头进行操作带来的安全隐患。

液位充放水采用自来水减压管线，全部在地面完成，避免了顶部作业带来的对浮子冲击形成的不稳定、高空危险和液位传导滞后形成的反复调整，即满足了技术质量要求，又节省了大部分的时间。

改进后的简易调试装置见下图：

滑轮导线 摇动手轮 推进式固定器标准设备 操作托板 固定钢板 进水用自来水管线 调整液位用排水阀 在这套简易装置中，滑轮用于浮筒液位变送器上下吊拉，吊拉时必须有作业人员协助浮筒上升，使其在全部离开地面前不会以地面为支点晃动。推进式固定器采用夹持角钢，担在变送器与浮筒法兰连接的下方，以固定垂直到位的仪表。操作托盘焊接在支架上，防止调试设备，包括直流电源。为了使标尺和浮筒内液位平稳上升，进水自来水阀门开度要小，调整液位用排水放水速度也要缓慢，以使整个液位基本保持一致。 4.2.3液位开关的调试

尽管仪表的控制系统在加速发展，但是为了将控制和保护分散，大型装置多采用单独的保护系统，保护系统内部功能保证采用三重冗余方式，而外部则对重要部位和参数采用开关测量，而且使用三取二表决电路完成，所以开关在大型动设备和装置联锁保护中还在普遍被应用。

鉴于开关的作用，对开关的调校要求较高，既要功能动作灵敏，又要保证参数正确，这样以来对操

焊接固定 / 9

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作要求很严格（加入扬子乙烯65万吨/年改造SOR厂家34台液位开关的例子）。

液位开关主要分为浮标式和浮力式两种，前者浮球随着液位上下浮动，通过磁耦合控制干簧节点断开与闭合，这种液位开关由于浮球一直漂浮在液面上，一般不需要使用液体校准，需要检查三个方面：

?? 浮球上下浮动自由，没有卡涩现象；

?? 磁耦合中磁力大小能够控制干簧节点动作自如； ?? 干簧节点接触良好。

浮力式液位开关则需要进行定量检查，检查前要考虑调试介质和生产中应用介质的密度差值，标定出在调试介质液位上下时动作值作出标示（一般由产品厂家提供），使用调试介质进行调试。

与液位变送器一样，液位开关的进液要求从底部平缓进入，防止开关内浮子振动出现误动作，因此需要设置一个容器，将开关垂直放置在容器内，检查上升或下降动作值和恢复值并记录，当出现超差时进行调整。 4.3阀门试验站

由于调节阀体积和重量较大的原因，调节阀一般不进入库房，到货后多放置在试验站附近，便于进行强度和泄漏量试验。试验过程涉及到阀门的开/关，需要仪表配合，所以对调节阀的调试工作基本在阀门试压站完成。

调节阀调试需要的动力源是空气，压力一般为0.5MPa（工厂仪表风气源压力值），目前使用的气源主要有两个方法解决：

?? 用量较少时使用氮气；

?? 用量较大时使用小型空压机提供压缩空气。

需要注意的是，在石化集团公司1999技术规程中，对仪表气源没有具体指标要求，描述为“满足调试要求的仪表空气源”，而在国标中有“仪表试验的气源应清洁、干燥，露点比最低环境温度低１０℃以上，气源压力应稳定”要求，当使用氮气时能够满足，而当使用空压机时就需要考虑清洁和干燥两个方面了，从以下两个方面解决：

?? 清洁：使用过滤器减压阀；

?? 干燥：空气源从低湿度场合取得，或者采用干燥剂（硅胶）吸湿、毛毡过滤方法解决。

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5. 仪表单体调试 6. 仪表系统调试 7.联锁保护试验 8．DCS系统检查调试

要完成对DCS系统的检查和调试，必须首先对系统的结构、原理、操作以及其控制特点充分理解后才能进行，下面从DCS的定义（包含了系统的宗旨和要求）展开分别介绍系统的作用，完成这些功能需要具备的软硬件配置以及由此形成的系统检查调试要求。

1995年国际标准化组织（ISO）为DCS系统作的定义为：DCS系统是一类满足大型工业生产和日益复杂的过程控制要求，从综合自动化角度出发，按功能分散、管理集中的原则构思，具有高可靠性指标，将微处理机技术、数字通讯技术、人机接口技术、I/O接口技术相结合，用于数据采集、过程控制和生产管理的综合控制系统。

可以看出，DCS系统的技术基础是微型计算机，应用对象是生产过程，技术特点是集中操作、管理和分散控制。其英文名称为Distributed Control System（简称DCS），从过程控制来讲，由于是将计算机技术应用到自控领域上，因此系统具有双重特性；从过程管理上讲，DCS又引进了信息通讯技术，这是DCS系统检查调试的依据和基本点。 8.1典型DCS系统构成

集散控制系统虽然品种繁多，但一个最基本的DCS分为两级（过程控制级和过程管理级），包括四个大的组成部分：现场控制站（过程控制级）、操作站、工程师站和一条系统网络（过程管理级）。

其中现场控制站是DCS核心，完成控制功能（包括机柜间和现场设备，主控制器与I/O设备之间使用控制网络连接）；操作站主要实现人机界面（操作间）；工程师站主要作用是对DCS进行应用组态（单独）；系统网络连接系统各个站，实现数据和信息的传输。

下面以honeywell的TDC3000为例说明系统的构成。

TDC3000有两条网即局部控制网络（LCN）和通用控制网（UCN）以及其网上设备构成。 1）LCN网络 (1)网络设备

LCN作为过程管理网络除了操作站、工程师站外还挂接了以下设备：应用模件AM（提供高级控制和计算算法，是LCN上的模件）、历史模件HM（大容量存储模件，存储过程历史数据、系统软件、用户应用软件等），另外它通过网络接口模件(NIM)与过程网络UCN连接（不能直接与现场连接），使其成为一

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个节点，从而实现对现场的过程管理。

每个LCN设备都是由电路板和外部设备构成，电路板包含有四个方面：主板、内存板、接口板和特性板，其中前三个通用，特性板决定了LCN节点类型的板卡，不同设备这块板不同，它提供节点对外部设备的驱动以及与外部设备的连接，而接口板提供与LCN的连接。

NIM是TDC3000中连接LCN和UCN的节点，它既是LCN的节点，又是UCN的节点，具有双重身份。主要是实现LCN与UCN的时钟同步和实时数据交换以及二者间通讯协议和数据格式的转换，LCN通过NIM访问UCN的数据并把程序和数据库加载到PM中去，UCN则上传报警和信息。

冗余设备的主设备节点地址为奇数，副设备节点地址为偶数。 （2）网络通讯 ?? ??

采用总线型通讯网络，“令牌传送”协议；

以两条冗余的同轴电缆作为主要传输介质，传输速率为5兆位/秒，每段电缆长度不超过300

米，每条电缆的两端各需要一个75Ω的端电阻；

?? 件。

2）UCN网络 （1）网络设备

过程管理器（Process Manager,PM）—数据采集和过程控制于一体的过程接口装置； 逻辑管理器（Logic Manager）；

高性能过程管理器（High Performance Process Manager，HPM）； 先进过程管理器（Advance Process Manager,APM）。

其中PM由三个部分组成：PM组件（PM Module，PMM）、输入输出子系统（I/O Subsystem）和现场接线端子板（Field Termination Assembly）,加上电源等辅助部分一起装在机柜中。PMM由5个卡组成：

A．Modem卡，用于连接UCN网络电缆，接收和发送与UCN的通讯信号；(对上，连接网络) B．Commun卡，支持网络数据访问、点对点通讯；（支撑网络） C．I/O Link卡，与I/O卡件通讯；（对下，面向现场） D. Control卡，完成各种控制运算；（对内，控制功能） E. Redun冗余卡。 （2）PM与UCN连接

电缆通过“T”连接器与LCN模件上的接口板相连，网络上的模件顺序连接，最多可接64个模

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UCN网络由主干（Trunk）电缆、支线（Drop）电缆和“Tap”连接器把各个设备连接起来，电缆采用同轴，主干是Tap头之间连接线，支线是Tap头与设备之间的连接线，Tap头没有连接电缆的接线端必须连接一个75Ω电阻。

（3）通讯

采用点对点（PEER-TO-PEER）通讯方式； 双电缆冗余通讯，通讯速度是5兆位/秒； 载波、令牌总线网络通讯；

网络距离300米，节点间电缆长度最多50米。

为了使系统更加可靠，集散系统得处理器、内部总线、电源均采用了冗余配置，重要的I/O卡件也可配置为冗余方式。

系统内部有很强的自诊断功能，一般卡件支持热插拔，降低了系统故障的诊断时间。 3）操作站的类型

通用操作站（Universal Station,US）；

带Unix的通用操作站（Universal Station X，UXS）

全方位用户站（Global User Station，GUS，它以PC机为硬件平台，增加一个APP Node专用的LCNP扩展板，支持LCN通讯，实现与Windows NT操作系统的连接，提供本地窗口应用程序的显示与操作功能）。

下面是TDC3000通用操作站US操作员键盘图。

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键盘右半部分是系统已经定义好的功能键和辅助键，左半部分中上面是供用户组态定义的功能键（通常能过是流程图画面），下半部分是字母键。 8.2检查调试项目

由于DCS同时具备了自控和计算机双重技术，检查调试的项目应涵盖这两个方面，按流程依次为： 计算机系统工作前提（环境和安装）→系统设备的运行状态确认（单一和网络各节点）→运行中故障连续的冗余测试→通道、精度和参数检查的I/O测试→实现自动控制的功能检查，包括以下项目：

（1）系统连接检查； （2）上电条件确认； （3）硬件状态确认； （4）系统软件试验； （5）应用软件试验； （6）系统回路试验。 8.3过程操作

操作站是人机界面对话窗口，是系统功能检查调试的终端，所有的测试和试验功能确认都可以在操作站实现。 8.3.1系统连接检查

现场控制站、操作站、工程师站等安装完成后，需要对系统的各个节点进行连接，包括单元供电、

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信号、接地和通讯四个方面。

（1）电源

按照图纸要求，将供电电源从电源分配柜引出，连接到节点电源端子上，需要注意的是，接线前要确认电源主副回路，不能接错。

（2）信号

信号包括了两个方面，一个是来自于现场的信号电缆，它们连接到端子过渡柜、安全栅柜或者控制柜的端子排上；另一部分是从端子柜连接到FTA卡的连线，包括了室内返线和盘内返线，厂家成套提供的FTA卡到卡件的专用电缆也作为信号回路线连接。检查重点包括五个方面：

?? 信号线与电源线之间的走向和距离（50mm以上），当无法满足平面距离要求时采取的措施（分层或安装屏蔽板接地）是否合理；

?? 本安系统有关的电缆（本安电缆与控制电缆有区别）和端子排色标（通常为蓝色）符合要求； ?? 接线确保安全区与危险区的隔离，满足进线/出现统一要求；

?? 盘柜内本安回路导线要单独成束，与非本安导线分汇线槽放置，当无法避免时要用绝缘纸隔离； ?? 系统电缆（随机带来的）外观和型号尺寸检查满足技术要求； （3）接地

接地电缆包括了工作接地和保护接地两种类型，需要严格按照厂家和设计要求的方式进行，检查包括：

?? 工作地与保护地不能出现混接； ?? 接地端子连接方式正确，压接牢固；

?? 接地线材质和直径选择满足系统（设计）要求；

?? 接地线绝缘护套的颜色符合设计要求，未规定时应采用黄绿相间色或绿色（有些地方要求区分工作接地和保护接地，使用不同颜色护线套）；

?? 屏蔽接地连接到工作接地上，形成单端接地，保护接地不能采用串联形式；

?? 当机柜供电电源线与信号线交叉，或者盘柜内有220V用电设备时，盘内返线屏蔽层（或者备用线）也应单端接地，或者与现场来的信号线屏蔽层形成电气连续后单端接地。

（4）通讯

通讯电缆是指连接网络节点、实现数据和信息传输的介质，从成品角度分为厂家成套供货和现场制作两种，检查的主要方面包括：

?? 由于传输过程会出现信号衰减，系统厂家对电缆长度有要求；

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?? 电缆的材质决定了电缆的传输速率（波特率），所以要检查电缆的型号规格；

?? 网络端点要加终端器实现系统匹配（如TDC3000中UCN网络中使用的Tap连接器没有连接电缆的接线端需要一个75Ω的端电阻）；

?? 为了防止干扰，通讯电缆应单独敷设，避免与其它电缆混放。 8.3.2上电前检查

为了确保系统上电时不会损坏设备并使其处于工作状态，需要提前对有关项目进行二次检查，检查项目包括：

?? 环境条件检查（温度、湿度和洁净度）； ?? 各类电缆分别使用了不同的进线口；

?? 接地电阻值（保护接地和工作接地，接地电阻测试报告）； ?? 供电系统电源（电压幅值、频率和主副回路）； ?? 确认所有设备电源开关都在“OFF”位置。

?? 机柜中各插卡（安装位置、规格、型号和物理地址）； ?? 外围设备（如打印机）。 8.3.3硬件测试

TDC3000系统硬件包括LCN（局部控制网）设备（操作站 / HM/ NIM/ AM）、UCN（通用控制网）设备（PM/ APM/ HPM/ LM/ SM）和外围设备（打印机等）。

检查无误后逐个对系统的各个设备上电，正常后运行厂家在设备上配置好的硬件测试程序，完成各个设备和系统的自检功能，确认机柜各卡件和操作站的工作良好，系统通讯各单元运转是否正常。 8.3.4软件安装

系统中使用的软件有系统软件（诊断程序/应用程序/组态程序/标准画面/等）、用户软件（组态结果）和数据库软件（过程历史数据）。

由厂家完成或按生产厂家以及随盘文件装载技术要求，利用光盘或ZIP盘从工程师站装载系统软件和应用软件并下载到各控制单元。

下载完成后在调试前和调试后要对应用软件进行拷贝。 8.3.5系统启动

启动网络各个节点，确认系统状态显示正常。 （1）系统状态检查操作

TDC3000系统设备在运行同时进行自测试，系统的状态通过两种方式可以显现出来，供检查调试人

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员判断：

①各个模件和卡件都有状态指示灯，报告着设备的运行状态是否OK。例如UCN上的PMM和IOP模件，PMM的五个卡件和IOP卡件每个上都有两个LED指示灯，一个是电源指示灯（POWER），另一个是状态指示灯，前者表示是否有24V电源，后者则表示卡件的状态（点亮表示状态OK，闪烁表示软故障，熄灭代表硬故障）。

②通过US对系统状态的检查

z US操作站中有一个SYST STATS（系统状态）键，用于对整个系统状态进行检查的，功能如下： ?? 显示LCN设备状态（如CONSOLE、AM、HM等）； ?? 显示UCN状态，OK表示正常，FAIL表示故障；

?? 显示每个方框（触标，即目标）的功能，可调出相应设备的细目状态信息，如LCN电缆状态。 其中绿色表示系统设备正常工作，黄色表示虽然还可以工作但有问题，红色表示问题严重不能工作了。按下SYST STATS后出现的画面如下：

从上面的画面上可以看出LCN网络上的各个模件（节点）的工作状态以及电缆状态。每个挂接在LCN的模件都有一个独立的总貌显示，每幅画面上都能显示其它模件的状态。如按CONS STATS键，就得到一个LCN网上挂接的所有操作站的状态画面，包括了设定的节点号、操作站类型、目前的状态以及

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控制区域划分等信息。

在操作站画面或模件状态画面上，都有一个LCNOVERVIEW触标，选择此触标可调出LCN总貌画面，由此了解LCN各个节点的运行状态。

z UCN状态检查：

在系统状态画面上，过程网络状态部分指示当前各UCN的工作状态，当某条UCN网有问题时，可选择该UCN触屏而进一步得到该UCN的状态显示画面，画面中各个PM的工作状态及UCN电缆状态等信息会显示出来，包括这条网络上挂接的所有节点的UCN地址、电缆和模件（PM、APM、HPM、NIM、LM等）状态。

画面包括三个部分： ??

上部是UCN整体信息显示（左边：通讯电缆状态，OK-正常，Fail-故障；右边：①UCN的自控

状态（LCN的设备对UCN设备进行设定值和输出值写操作），BASIC-禁止，FULL-允许；②自动点检测状态（每4小时将UCN的数据库自动存储到HM中去），ENABLE-允许，INHIBIT-禁止）。

??

中间是UCN各个节点的信息，单个节点状态信息表示如下：

复合设备状态包括了（ALIVE、IDLE、IO IDLE和OK），冗余设备状态包括（ALIVE和BACKUP）。 触屏单个节点，可以调出这个节点的详细状态画面，如一个PM中的PMM、IOP、CABLE等状态。当需要对PMM、IOP等更详细的信息时，通过选择框图再按TETAIL STATUS键实现。

??

底部是控制UCN网络的各个命令触标。

与上面的节点结合使用，先选择UCN节点，再选择命令触标，触屏命令列表如下： LOAD/SAVE RESTORE CONTROL STATUS AUTO CHECKPT UCN CABLE STATUS

对所选的UCN节点装载，存储，恢复数据 改变UCN或UCN上节点的控制状态（BASIC/FULL） 改变UCN或UCN上节点的自动点检测状态（允许/禁止）

指定选用电缆（A或B电缆）或改变选择UCN电缆自动切换功能（允许自动切换/不允许），A/B表示A主B冗余；B/A表示B主A冗余，A/B*禁止自动周期切换；选择允许

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周期切换则UCN电缆每分钟自动切换一次。

RUN STATUS SLOT SUMMARY DETAIL STATUS

启动或空载UCN上的设备（RUN/IDLE）， “空载”时处理器运行正常，但不处理数据，启动则使处于“空载”的设备摆脱空载

调出所选PM中包括的数据内容（点名称，描述，激活/非激活状态），可在这里对PMM中的点进行激活/非激活操作

调出所选的UCN上的设备的详细状态显示画面

(2)从操作站上检查流程图、趋势图、组、细目和报警总貌显示； (3)打印机功能和效果检查；

(4)切换主电源和冗余电源，检查系统运行不受影响。

8.3.6冗余功能的检查(参照《石油化工仪表工程施工技术规程》SH3521-1999 P64页5.4.4项)

1）控制器冗余的检查

(1)在操作台上调出系统状态显示画面，确认控制器OK；在另一操作台上调出一组画面且含有一个位号，送4～20mADC信号于该位号，记录测量值、给定值和输出值；

(2)将主控制器电源开关置于“OFF”状态，确认冗余控制器自动投入运行，操作台显示的位号值保持不便；

(3)将主控制器电源开关恢复“ON”状态，再确认操作台显示的位号值保持不变； (4)对于冗余控制器重复上述工作。 2）控制站冗余I/O卡件的检查

(1)从操作站上调出控制站细目画面，确认全部I/O卡件状态正常；

(2)从另一个操作站上调出一组细目画面且含有同一个位号，送4～20mADC信号于该位号，记录测量值、给定值和输出值；

(3)将主控站I/O卡电源开关分别置于“OFF”状态，确认冗余控制站I/O自动投入运行，控制站细目显示画面状态正确，选择位号的变量值保持不变；

(4)主控站的I/O卡电源开关重新置于“ON”状态，选择位号的变量值保持不变； (5)对于冗余控制站I/O卡件重复上述工作。

说明：对于可带电插拔系统可以手动拔下主I/O卡件，冗余卡件自动投入运行，且该卡件内各点各变量保持不变。再将主卡件插入，各点变量不变。对于从卡件重复上述工作。

3)系统通讯冗余的检查, 通过软件手动切换主从通讯电缆，确认系统运行正常；或断开其中一路，确认另一路通讯是否正常、系统工作是否正常，恢复连接后，通讯是否恢复正常。 8.3.7应用软件检查测试

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证每个阀门完全关闭以切断蒸汽进入透平。

阀/执行器校准/标定程序

A. 505E的危急停车触点输入必须闭合或者在试验期间跨接 B. 按505E的“RESET”和 “Emergency Shutdown”按钮；

C. 按ACTR和YES键到出现“HP阀到最小-允许，（如果单元组态为20-160 mA输出时，屏幕会显示最小电流调整*20信息）”；

D．按“YES”键允许这个模式或者按“Scroll Down Arrow”步进到要求的模式（参照下图）； E.a HP阀到最小-允许，最小电流调整*XXX.XX—按YES强制执行器输出到最小停止。信息显示“At Min”并且执行器电流移动到最小设定值上去；

E.b HP阀到最大-允许，最大电流调整*XXX.XX—按YES强制执行器输出到最大停止。信息显示“At Max”并且执行器电流移动到最大定值上去；

E.c手动调整-允许，标定HP阀XXX.XX —按显示屏前面的ADJ UP, ADJ DOWN键，HP阀的输出会在0-100%范围内以5%/秒的速率变化，按“YES”键，当前值被直接输入。

在“手动”模式中，按“ENTER”键再加上要求的值，然后再按“ENTER”键，执行器输出立刻变化到指定的位置。任何时候按“ADJ UP/DOWN” 或 “No”键都可以返回到“Enabld”模式。

按SCROLL DOWN ARROW步进到下一个要求的模式，或者按两次“CLEAR”存储改变并推出校准模式。 E.d 用同样的方法校准LP阀；

校准完成后，通过505E显示的0-100%阀位应该等于0-100%实际阀行程，按SCROLL DOWN ARROW步进到下一个要求的模式，或者按两次“CLEAR”存储改变并推出校准模式。

F．按两次CLEAR键就会永久的保存对最大和最小执行机构的设定到505E去。如果变量被调整或改变但没有按两次CLEAR键存在EEPROM里，这些改变会在电源从控制系统中取出或者控制系统接收到一个CPU复位指令时丢失。

按“运行模式”键也会退出STROKE ACTUATORS/VALVE模式，但通过这种方式退出将不会永久储存这些校准变化。

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（3）调速器的基本操作 ?? ?? ?? ?? ??

按下505面板上的Emergency Stop（停机）键，此时红灯亮，505处于停机状态。 开启速关阀

开车前准备（暖管、疏水、盘车等） 试验紧急停机电磁阀和手动停机阀的可靠性

就绪后先按505面板上RESET（复位）键，再按RUN（运行），汽轮机开始运行，将转速提升到

了暖机转速（如600r/min），暖机30分钟

??

暖机完毕后，按F3键，再按YES键，提升转速，当转速达到第二暖机转速（如2000r/min）

时，按ADJ调整键停止升速，暖机15分钟。

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?? 暖机结束后，再按F3键和YES键，恢复提速到调速器下限转速（自动调整范围，如7600r/min），

在提速过程中，如果想将汽轮机降回暖机转速，可按F3和NO键。

??

达到调速器下限转速7600r/min后，按F4和YES键，投入遥控。若想退出遥控，按F4和NO

键。进入遥控，可按RMT（遥控）键进行监视。

?? ?? ?? ??

正常停机，先按STOP，再按YES键，如果想停止正常停机，可按STOP，再按NO。 速关闭调节汽阀而不关闭速关阀，按红色Emergency Stop键。 紧急关速关阀，必须旋动仪表柜上的停机开关。 停机后盘车。

10.5.2电液执行机构

电液执行机构实际指的是两个设备，分别是电液转换器和液压执行机构，电液转换器将电流信号转换为对应的液压信号，去推动执行机构，改变蒸汽进量从而改变透平转速。

（1）电液转换器的接线

由于转换器内含有电动功率放大板，所以需要引入24VDC电源提供电能。DSG-BXX1Y3型电液转换器接线图如下：

其中1、5、6现场短接，当不是用OK信号线时，2、3短接。 （2）电液转换器调整

电液转换器输入压力为4～20mADC，输出压力应与执行机构压力对应，一般压力为0.15～0.35MPa。当压力值不对时，需要进行调整。

转换器侧面有两个调整电位器，分别对应零点和量程调整，输入相应的电流信号，检查输出压力（从就地仪表板上的压力表可以看到），同时检查执行器行程指示刻度尺，当出现误差时反复调整电位器使其满足精度要求，电位器顺时针旋转时压力上升。

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10.5.3 3500 Monitoring System

3500 Monitoring System主要采用BENTLY公司的产品，经历了机械指针式、液晶显示过程，现在使用比较普遍的是通讯3500系统，本节重点介绍后者。

3500监测器系统盘面采用插板式组件（模块），通过I/O模块与传感器相连，另一方面通过接口模块与主计算机通讯连接，操作人员可以通过主计算机及其软件对各种模块进行组态，并在主计算机上以Windows方式显示出机械设备的各类信息。 10.5.3.1 3500监控器外形图

主要配置:

3500系统中，主要的模块包括有电源卡件（3500/15）、接口卡件（3500/20）、键相器卡件（3500/25）、继电器卡件（3500/32）、位移监控器（3500/40）、转速卡件（3500/50）和通讯网关（3500/90）等。其中接口卡件用于与计算机连接，实现组态和数据监测，通讯网关卡件实现与DCS、PLC等的信息通讯。 10.5.3.2与监测器之间的连接

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