仪表控制系统调研

刘爱国

摘 要：工业自动化控制系统是一项集合了多种科研成果的新型生产技术，其通过各种精密的仪器和计算机软件等对整个生产过程进行全面的控制，保证生效效率，通过最少的成本投入产生最大的经济效益。随着自动控制在工业领域的成熟使用，油气处理站从使用单一的PLC系统，逐渐发展为采用多种不同功能的控制系统。文本通过一项工程对比分析不同控制系统之间的区别及作用。

关键词：控制系统；FGS系统；ESD系统；DCS系统；联调

中图分类号：TE967 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0027-01

根据工程的不同，采用的控制系统也多种多样。油田产能工程中，大多采用PLC控制系统，但对于大型的油气处理站，采用的控制系统就相对复杂。我单位施工的新疆哈拉哈塘哈六联合站工程选用的仪表控制系统由DCS、FGS、ESD三部分构成，实现对整个联合站的仪表参数进行显示、控制、连锁，同时也确保了联合站的消防安全及人身安全。

1 FGS系统——火气控制系统

主要控制内容如下：（1）可燃气体浓度监测；（2）火焰监测；（3）有毒气体浓度监测；（4）手动报警控制及自动声光报警；（5）轴流风机联锁控制；（6）消防喷淋联锁控制。

2 ESD系统——紧急停车系统

其主要控制内容如下：（1）丙烷制冷机、压缩机紧急停车；（2）联锁启停泵；（3）联锁开启、关闭启动开关阀或调节阀；（4）联锁停炉。

3 DCS系统——集散控制系统

3.1 集散控制系统的含义

集散控制系统—集中显示管理，分散控制。对于一个大型工程，其控制输入输出点很多，甚至有几千个点，如果都进入一个控制器，就会造危险的集中，一旦控制器出现问题，势必造成整个工程装置瘫痪，所以为了装置的安全，就要把控制进行分散。

对于一个工程的参数显示、报表打印、历史数据存储、数据上传等进行管理时，就可集中进行。

3.2 DCS系统的组成

DCS由三部分组成：带I/O板的控制器，通讯网络和人机界面。

3.2.1 I/O板分为以下几种

模拟量输入、模擬量输出、开关量输入、开关量输出、脉冲量输入、脉冲量输出、HART协议输入板、现场总线I/O板。

3.2.2 控制器的组成

控制器是DCS的核心部件，它相当于一台PC机，主要有CPU、RAM、E2PROM和ROM等芯片。其接口有两个，一个向下接受I/O总线来的信号，另一个接口向上把信号送到网上与人机界面相连。控制器中安装有操作系统，功能块组态软件和通讯软件。

ROM用来存储完成各种运算功能的控制算法，我们有时称它为功能块库，其存储的功能块有：控制算法PID，算术运算的加、减、乘、除、平方、开方、函数运算，逻辑运算的有逻辑与、或、非等。功能块越多，用户编写应用程序越方便。

E2PROM主要用来存贮控制方案。根据工艺要求，把功能块连接起来形成控制方案，因为E2PROM可以擦写，组态随工艺变化而改变，所以把组态存在E2PROM中。组态时，用户从功能块库中选择功能块，填上参数，把功能块连接起来。这时控制器在组态方式下，投入运行后就成为运行方式。

3.2.3 通讯网络

通讯网络把过程站和人机界面连成一个系统，其结构形式一般为总线式或环形。

3.2.4 人机界面

人机界面有操作站、工程师站、历史趋势站和动态数据服务器。操作站安装有操作系统、监控软件和控制器驱动软件。用于显示动态流程图和报警等信息，并可进行软手动操作。

工程师站给控制器组态，也可以给操作站组态（动态流程图）。监控软件能力很强，则操作站也可完成制图。工程师站也可读控制器组态，用于控制器升级，查找故障。历史趋势站用于存储历史数据。

动态数据服务器是DCS和其它系统的接口。

3.3 DCS系统的控制内容

（1）温度参数的显示控制；（2）压力参数的显示控制；（3）流量参数的显示控制；（4）液位参数的显示控制；（5）分程控制；（6）其它控制；（7）泵的启停状态及启、停；（8）电气设备的状态、启、停及电流、电压显示；（9）切断阀的软手动操作。

4 各系统与仪表之间的联调

系统及仪表供电正常，并应在系统各部分均已测试完毕后进行系统联调。由于系统的联调内容较多，下面针对每个系统仅举1例进行说明。

4.1 FGS系统联调

例：火焰监测的联锁控制喷淋。火焰监测联锁一般为三选二控制，即当现场三台火焰检测器，有两台发出上限报警时，此时系统联锁启动。

调试时，由两名操作人员用FLUCK743B，模拟发出报警信号，区域报警器应发出声光报警，消防泵启动，现场喷淋15秒后；解除报警，手动停止消防泵。调试完成后，做好记录。

4.2 ESD系统联调

例：低低液位联锁停储罐的出口泵，并关闭储罐的出口阀。在系统上模拟低低液位报警信号，此时系统动作，为继电器供电，继电器常闭节点断开，停储罐出口泵，继电器常开点闭合，现场电磁阀带电，切断出口阀的气源，出口阀关闭，调试完成后，做好记录。

4.3 DCS系统联调

例：压力检测。在现场仪表测量，模拟发出0、25%、50%、75%、100% 5点信号，在系统上监测压力显示值，数据应与量程范围内的5点值相对应。调试完成后，做好记录。

随着仪表控制系统的应用越来越广泛，其间需要学习和掌握的知识还有很多，但从其为工艺生产服务的本质上来讲，就需要我们在学习和使用它的同时，也要丰富自己的自控理论知识，因为它的功能是基于这一理论创建的。