一种自控仪表专业技术管理方法的应用探讨

李文忠

（中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东青岛 266500）

0 引言

作为从事自控仪表专业技术管理的工程技术人员，日常面对的是种类繁多的自控仪表设备、功能各异的控制系统以及堆积如山的设计文件、图纸资料，在从事繁琐的自控仪表设备技术管理的过程中经常会产生困惑和迷茫，为做好基本的自控仪表技术管理工作，寻找管理工作中的关键点、切入点，全面掌控各生产装置自控仪表设备运行和维护维修技术，本文探讨了自控仪表专业基本技术管理工作的思路与方法。

1 自控仪表信号回路的概念

石油化工企业过程控制层（Process Control System，PCS）常见的控制系统主要有：集散控制系统（Distributed Control System，DCS）、安全仪表系统（Safety Instrumented System，SIS）、压缩机控制系统（Compressor Control System，CCS）等。如果把上述各控制系统比作人的“大脑”，那么与各控制系统相连的信号回路则可形象的比作一条条的“神经”。大脑通过神经连接全身各器官进行感知和动作，各控制系统则通过信号回路连接现场仪表设备实现检测和控制。

简而言之，自控仪表系统主要是由一个个信号回路构成的。也可以说，自控仪表专业工作的核心首先是搭建清晰、正确的“信号回路”。循着清晰的信号回路，逐步排查回路上各个节点（如现场仪表设备、电缆、安全栅、系统卡件、系统内部组态等）存在的问题，则可保障整个信号回路畅通，确保检测和控制的正常进行。

常见的仪表信号回路按照信号性质可分为：①AI 模拟输入信号回路；②AO 模拟输出信号回路；③DI 数字输入信号回路；④DO 数字输出信号回路；⑤PI 频率输入信号回路。

2 自控仪表专业技术管理所需的图纸资料收集

准确、齐全的图纸资料是自控仪表专业开展技术管理工作的核心基础，是自控仪表材料采购、设备制造、工程建设施工、装置投产运行以及维护维修工作的根本依据。因此做好图纸资料的收集是自控仪表专业技术管理工作的基本功，也是技术管理首先要做的基础工作。

2.1 主体装置自控仪表专业图纸资料

设计单位自控仪表专业在存档和提交图纸时，不可能一次把全部图纸资料提交完毕。一般根据现场施工进程，分两次存档和提交，即：室外部分图纸和室内部分图纸。

室外部分图纸主要包含：目录、说明书、仪表索引表、仪表测量管路方案索引表、仪表电缆索引表、仪表规格书、材料表、管道及仪表流程图（Piping and Instrument Diagram，P&ID，包括工艺及热工部分）、安全仪表系统逻辑图、伴热回水标准图、各类仪表测量管路连接图、电缆槽盒平面布置图、气体检测器平面布置图、仪表管线平面布置图等，应根据图纸目录完成室外部分图纸收集和整理。

室内部分图纸主要包含：目录、说明书、I/O 索引表、材料表、现场机柜室平面布置图、现场机柜室机柜基础图、现场机柜室室内电缆敷设示意图、各机柜布置图、配电柜布置图、各机柜卡件布置图、各控制系统接线图、现场机柜室接地系统原理图、现场机柜室接地系统布置图等，应根据图纸目录完成室内部分图纸收集和整理。

2.2 主体装置施工安装过程中产生的自控仪表专业关键资料

自控仪表施工安装过程中，遇到与设计文件不符或设计文件说明不全、不清楚的问题，施工单位将立即提交《工程联络单》至设计单位。一般问题，设计人员在《工程联络单》上直接书面答复，施工单位将依据设计回复进行施工、整改；关键问题，设计人员将通过《设计变更通知单》方式对设计文件进行补充或修改，施工单位根据《设计变更通知单》内容进行施工、整改。因此，自控仪表专业《工程联络单》和《设计变更通知单》也是非常关键的基础资料，应做好收集和整理，不能缺失。

2.3 大型机组（泵）自控仪表专业图纸资料

2.3.1 国产大型压缩机组图纸资料

完整的国产大型压缩机组（如：离心压缩机组）图纸资料通常由3 家制造厂商提供的资料组成，分别为压缩机制造厂提供的仪表专业图纸资料、汽轮机制造厂提供的仪表专业图纸资料以及压缩机干气密封厂家提供的仪表专业图纸资料。应根据各制造厂提供的图纸目录清单完成与自控仪表相关的图纸资料的收集和整理。

国产大型压缩机组需要收集仪表及相关的图纸资料，与压缩机相关的主要包含：压缩机工艺气管道及仪表流程图、润滑油系统管路仪表流程图、水站及水系统管路仪表流程图、压缩机组/润滑油站现场仪表板（架）安装布置图、接线箱接线图、压缩机组各仪表订货单、控制系统端子排出线图、报警联锁系统逻辑图、CCS 系统控制柜安装布置图、仪表单元接线图、控制系统订货单、逻辑流程图、回路汇总表等。

与汽轮机相关的主要包含：汽轮机润滑油系统仪表流程图、调节系统图、蒸汽疏水系统图、器材清单、接线盒端子图、汽轮机就地仪表架图纸（包括盘面布置图、背面接管图、出线端子图）、汽轮机自控与检测使用说明书、汽轮机使用说明书、汽轮机振动/位移/键相/转速传感器等安装图、汽轮机调节汽阀特性线图、汽轮机功能表等。与干气密封系统相关的主要包含干气密封系统装配图、干气密封控制系统图、干气密封控制系统接线图、干气密封控制系统报警联锁图、干气密封系统操作说明、干气密封系统仪表、阀门汇总表等。

2.3.2 进口大型机组（泵）图纸资料

通常情况下，进口机组（泵）图纸资料是比较完整、齐全的，有清晰的图纸资料清单，应根据清单，查找仪表施工、安装、调试、维护所需要的图纸、数据。必要的图纸有管道及仪表流程图、仪表清单及数据表、接线箱接线图、联锁逻辑图和报警/停车设定值表、开车备件清单、仪表说明书及图纸等。

2.4 自控仪表专业重点参考的其他专业图纸资料的收集

除了上述属于自控仪表专业范畴内编制的图纸资料以外，还有部分属于其他专业范畴的图纸资料是自控仪表全面技术管理工作需要查阅和重点参考的。与配管专业相关的图纸资料主要有双金属温度计/热电偶（阻）管嘴、压力仪表取源管嘴等归属配管专业设计范围。设备法兰规格及管嘴高度等是仪表专业需要用到的关键数据，如果需要准确确认该数据，必须首先找到管嘴所在的管道编号，然后查阅相应的管段图（又称单管图），即可得到所需数据。

与设备专业相关的图纸资料主要有双法兰变送器仪表、浮筒液位变送器、玻璃板液位计、导波雷达液位计等液位仪表对应的设备法兰等归属设备专业设计范围。法兰规格及管嘴高度、取源间距等是仪表专业需要的关键数据，如果需要准确确定该数据，必须查阅所在的设备总图及零部件图，即可得到所需数据。

与工艺专业相关的图纸资料主要有：工艺原则流程图（Process Flow Diagram，PFD）及物流表，可以查到PFD 图中的各编号物流工艺数据，包括介质状态、温度、压力、流量、介质组成等。

与热工专业相关的图纸资料主要有：涉及锅炉汽包、蒸汽发生器、加热炉等仪表的管嘴、快开风门、烟道控制挡板等属于加热炉热工专业设计范围，相关数据需要收集和查阅热工专业设计的图纸资料。

3 自控仪表专业信号回路档案的编制

自控仪表专业技术管理所需的图纸资料收集完成后，开始全面梳理、研读、消化、吃透设计图纸资料内容，并开展信号回路档案的编制工作，将提取的技术管理所需的重点、关键内容体现在回路档案中。

3.1 温度仪表回路档案编制

编制温度仪表回路档案需要用到的相关资料有通用资料：终版I/O 索引表、终版P&ID 流程图、终版仪表索引表、终版控制系统卡件及通道分配图纸、终版的报警联锁系统逻辑图、终版的联锁报警设定数据、终版仪表回路接线图等（下文简称为“通用资料”）；专用资料：终版温度元件规格书，温度仪表回路档案编制模板如图1 所示。

图1 温度仪表回路档案编制模板

通过温度仪表回路档案，可以明确相关回路性质（指示回路/单回路/复杂回路/联锁回路等）、信号性质、信号走向；明确温度仪表名称、控制系统正确组态需要的数据（量程、温度元件类型、报警性质、报警设定值等）；备注栏中提供的内容是对本回路关键、重点内容的摘要（如配套何种类型安全栅，信号转换方式以及控制功能说明等）。特别提示，回路档案中的数据及内容必须准确无误、有据可查，模糊不清的数据或问题必须反复核对，直至确认无误。

3.2 压力（差压）仪表回路档案编制

编制压力（差压）仪表回路档案需要用到的相关资料有：通用资料；专用资料：终版压力（差压）变送器规格书，压力（差压）仪表回路档案编制模板如图2 所示。

图2 压力（差压）仪表回路档案编制模板

通过压力（差压）仪表回路档案，明确压力（差压）仪表名称、现场变送器/控制系统校验、组态需要的数据（量程、单位、报警/联锁性质、报警/联锁设定值等）；备注项中提供的内容是对本回路关键控制/联锁功能的解读说明（如：低油压启备泵、允许启动条件、联锁停车功能等）。特别提示，回路档案中的数据必须准确无误、有据可查，关键的功能解读必须依据报警联锁逻辑图反复校对进行确认。

3.3 流量仪表回路档案编制

编制流量仪表回路联校档案需要用到的相关资料有：通用资料；专用资料：终版节流装置规格书、流量计规格书，流量仪表回路档案编制模板如图3 所示。

图3 流量仪表回路档案编制模板

通过流量仪表回路档案，明确流量仪表名称、现场变送器/控制系统校验、组态需要的数据（量程、单位、报警/联锁性质、报警/联锁设定值、组态信号处理方式等）；备注项中提供的内容是对本回路关键参数、控制/联锁功能的解读说明（如孔板孔径d值、温度压力补偿运算、质量流量计供电方式、联锁停车功能等）。特别提示，回路档案中的数据必须准确无误、有据可查，关键的功能解读必须依据报警联锁逻辑图反复校对进行确认。

3.4 液（界）位仪表回路档案编制

编制液（界）仪表回路联校档案需要用到的相关资料有：通用资料；专用资料：终版液位计规格书，必要时查阅所在容器设备的制造总图准确核对取源间距数据，液（界）仪表回路档案编制模板如图4 所示。

图4 液（界）仪表回路档案编制模板

通过液（界）仪表回路档案，明确检测的工艺对象是液位还是界位，液（界）仪表名称、现场变送器/控制系统校验、组态需要的数据（量程、单位、报警/联锁性质、报警/联锁设定值等）；备注项中提供的内容是对本回路关键参数、控制/联锁功能的解读说明（如取源间距数据、双法兰变送器毛细管封入液密度、高压临氢变送器膜片镀金、联锁停车功能等）。特别提示，回路档案中的数据必须准确无误、有据可查，关键的功能解读必须依据报警联锁逻辑图反复校对进行确认。

3.5 调节控制回路档案编制

编制调节控制回路联校档案需要用到的相关资料有：通用资料；专用资料：终版调节阀规格书、最终的制造厂选型计算书、设计提供的复杂回路说明资料等，调节控制回路档案编制模板如图5 所示。

图5 调节控制回路档案编制模板

通过调节控制回路档案，明确气源故障时阀门状态（如F.C/F.O/FLO/FLC 等）；明确调节器的作用方式（如正作用/反作用）；明确复杂回路中各信号、各回路之间的功能关系、运算关系及动作结果。

3.6 DI 数字输入信号回路档案编制

编制DI 数字输入信号回路联校档案需要用到的相关资料有：通用资料；专用资料：设计提供的其他说明资料等，DI 数字输入信号回路档案编制模板如图6 所示。

图6 DI 数字输入信号回路档案编制模板

通过DI 数字输入信号回路档案，明确理清信号走向；备注项中明确各条件下接点信号的正确工作状态以及该接点信号对应的关键动作结果，通过对接点信号正确工作状态的辨识完成回路接线的调整。

3.7 DO 数字输出信号回路档案编制

编制DO 数字输出信号回路联校档案需要用到的相关资料有：通用资料；专用资料：终版切断阀规格书、最终的制造厂选型计算书；设计提供的其他说明资料等，DO 数字输出信号回路档案编制模板如图7 所示。

图7 DO 数字输出信号回路档案编制模板

通过DO 数字输出信号回路档案，明确理清信号走向；备注项中明确各联锁条件下继电器的状态（带电/失电）、接点输出信号的状态（闭合/断开）、电磁阀工作状态（带电/失电）、现场阀门的动作结果（关闭/打开）以及该接点输出信号对应的关键动作结果等。

3.8 PI 频率输入信号回路档案编制

编制PI 频率输入信号回路联校档案需要用到的相关资料有：通用资料；专用资料：驱动机（汽轮机/液力透平）厂家提供的随机资料（必须确定转速检测齿轮数目，如条件允许要实地核实该数目数据）等，PI 频率输入信号回路档案编制模板如图8 所示。

图8 PI 频率输入信号回路档案编制模板

通过PI 频率输入信号回路档案，明确控制系统转速组态量程（单位r/min），明确现场转速检测齿轮数目以及满量程对应的频率（单位Hz）数据，计算公式为：频率=（转速量程÷60）×转速检测齿轮数目，组态需要的数据（报警/联锁性质、报警/联锁设定值等），备注项中明确关键的回路功能等。

4 结束语

本文对自控仪表信号回路的概念进行了阐述，对自控仪表专业技术管理所需的图纸资料收集进行了介绍，对各种类型自控仪表专业信号回路档案的编制进行了详细说明并给出了基本模板。

自控仪表专业信号回路档案的编制思路及模板始于2007年中国石化800 万吨/年海南炼化项目高压加氢及连续重整装置，完善并应用于2008 年中国海油1200 万吨/年惠州炼油项目连续重整装置，优化提升并全面验证于2009 年至今的中国石化1000 万吨年青岛炼化项目，均取得了显著的应用效果，全面正确地指导了施工建设期间各控制系统组态、调试以及仪表设备单校、回路联校工作，确保了各关键装置、大型机组的一次开车成功，为自控仪表设备的日常运行、维护、管理及检维修打下了坚实技术基础。