优化天然气处理厂的自控系统对磁翻板液位计进行联校测试
返回列表发布日期：2020-01-06 14:50:55 |
摘要：文章通过苏里格天然气处理厂建设投产前期自控系统的测试与现场仪表联校工作全面的介绍，提出系统测试工作所需要注意的问题，为系统投运后的正常运行与现场生产提供可靠保障。
苏里格天然气处理厂在施工建设时都配套建有自动控制系统，系统从功能上划分为以下三部分：用于生产运行数据监视与控制的DCS系统、用于处理厂火灾与可燃气体检测的FGS系统、用于处理厂事故状态下紧急关断并安全停车的ESD系统。
系统测试即是对按照设计图纸集成完毕的系统硬件、按照控制方案编写出来的控制程序进行全面测试，确保整个系统各个部件良好运行，控制程序完全符合设计方案。
仪表联校是在系统已进行过初步测试的基础上，对整个自控系统进行现场仪表的联动测试，并对人机交互界面的软件组态进行检测，以保证现场仪表工作正常、能够按照控制方案的要求进行过程控制、故障报警及安全切断。
自控系统的3个组成部分：检测单元、处理单元、执行单元分别在处理厂生产运行中承担着眼睛、大脑及手的角色，即现场各类变送器将各物理参数远传回中心控制室，送入自控系统控制器参与控制逻辑的分析运算，并根据运算的结果，由各类执行机构对现场工艺过程进行调节与控制。
1 自控系统测试
1.1 FAT
FAT（Factory Acceptance Test）工厂验收测试，是系统硬件在集成商的工厂内集成完毕、发往安装现场之前，针对系统控制单元，即自控系统机柜进行的初步测试。该项测试主要针对系统的功能、稳定性以及可用性等各方面进行。
1.2 通讯网络测试
通讯网络是自控系统的重要组成部分，承担着自控系统各个组成部件之间数据与指令的传输功能。
测试通讯网络的目的在于明确各个设备的控制系统IP地址是否配置正确，通讯网络工作是否可靠，网络结构是否合理等。
1.3 软件组态测试
软件组态的测试需要与现场仪表联校结合起来进行，通过联校现场各类仪表、阀门、变送器时，查看人机交互界面（中空流程监控画面）上的数值、状态、命令正确与否，从而对上位机系统组态和下位机系统组态进行全面的校对。
通过对系统组态软件的测试，确保现场的仪表数据、阀门及阀门的动作情况与中控室显示及发出的指令保持一致。软件组态的测试是保证现场各类仪表阀门实现远程监控的必要条件。
1.4 故障响应测试
处理厂自动控制系统需要满足在系统故障的情况下，实现对现场生产运行的一定程度的保护。故障响应测试即针对系统所可能发生的各种故障，人为地创造出故障情况，查看系统的工作状况，了解在各种故障情况下系统是否对现场生产造成影响。
故障相应测试目的在于查看自控系统是否具备设计所要求的容错能力，并积累排查和解决问题的经验，当系统出现问题时，保证系统维护人员尽快解决问题。
2 现场仪表联校
仪表联校的目的，在于确保现场仪表处于正常工作状态，保证中控岗位人员得到的信息与现场生产情况一致，这是自动控制系统发挥其远程中心控制的重要前提。
2.1 变送器联校
变送器的联校方法：由于苏里格天然气处理厂所使用的变送器均支持HART协议，可利用FLUKE 744的HART功能，在现场仪表表头给出HART协议电流信号，由联校人员在中控画面上查看相应控制点的显示值，是否能与现场给出的模拟信号对应得上，以此进行单个变送器的测试。
2.2 液位计联校
磁翻板液位计的浮筒内有一个带有磁性的浮球，根据液位的高低上下浮动，浮筒旁的远传机构感应到磁性，通过电流变送模块转换为相应的电流信号回传中控室。此类液位计的联校方法为：将磁铁放置在液位计的远传机构某刻度处，以模拟磁性浮筒，中控室监控画面上可观察显示数值是否与现场一致，以此进行此类液位计的联校。
2.3 执行机构联校
处理厂的执行机构分为电动执行机构、气动切断阀执行机构、调节阀。执行机构的联校主要在于查看中控画面上阀门的开关状态与开度状态是否与现场一致，现场执行机构的动作是否与中控所给出的命令一致。
因此，联校方法为中控给某个执行机构给出开关命令或者阀门的开度命令，现场人员观察相应的阀是否发生了动作以及动作是否一致，现场阀门状态与中控收到的反馈是否一致即可。
2.4 控制回路及联锁逻辑测试
处理厂的自动控制系统有大量的控制程序与逻辑，用于对各个控制回路与联锁进行控制，控制回路是确保生产运行过程正常控制回路与联锁逻辑测试的原则是创造出现场某个控制回路正常运行的条件，将执行单元切换到正常运行状态，然后将正常条件破坏掉，观察执行机构是否依照控制方案的设计进行相应的动作。
为测试联锁逻辑中的联锁值设置是否正确，可以使用FLUKE 744的区间连续给值功能“Ramp”进行测试。
3 结束语
系统测试与仪表联校是自动控制系统投入运行前极为重要的环节，直接关系着系统投入运行后的稳定性与可靠性。因此，系统的测试与仪表联校要提前做好计划和各项准备工作，结合处理厂过程控制方案和紧急停车方案进行全面细致的测试，并收集和整理好测试记录，为处理厂投产后自控系统的正常稳定运行做好保障。
苏里格天然气处理厂在施工建设时都配套建有自动控制系统，系统从功能上划分为以下三部分：用于生产运行数据监视与控制的DCS系统、用于处理厂火灾与可燃气体检测的FGS系统、用于处理厂事故状态下紧急关断并安全停车的ESD系统。
系统测试即是对按照设计图纸集成完毕的系统硬件、按照控制方案编写出来的控制程序进行全面测试，确保整个系统各个部件良好运行，控制程序完全符合设计方案。
仪表联校是在系统已进行过初步测试的基础上，对整个自控系统进行现场仪表的联动测试，并对人机交互界面的软件组态进行检测，以保证现场仪表工作正常、能够按照控制方案的要求进行过程控制、故障报警及安全切断。
自控系统的3个组成部分：检测单元、处理单元、执行单元分别在处理厂生产运行中承担着眼睛、大脑及手的角色，即现场各类变送器将各物理参数远传回中心控制室，送入自控系统控制器参与控制逻辑的分析运算，并根据运算的结果，由各类执行机构对现场工艺过程进行调节与控制。
1 自控系统测试
1.1 FAT
FAT（Factory Acceptance Test）工厂验收测试，是系统硬件在集成商的工厂内集成完毕、发往安装现场之前，针对系统控制单元，即自控系统机柜进行的初步测试。该项测试主要针对系统的功能、稳定性以及可用性等各方面进行。
1.2 通讯网络测试
通讯网络是自控系统的重要组成部分，承担着自控系统各个组成部件之间数据与指令的传输功能。
测试通讯网络的目的在于明确各个设备的控制系统IP地址是否配置正确，通讯网络工作是否可靠，网络结构是否合理等。
1.3 软件组态测试
软件组态的测试需要与现场仪表联校结合起来进行，通过联校现场各类仪表、阀门、变送器时，查看人机交互界面（中空流程监控画面）上的数值、状态、命令正确与否，从而对上位机系统组态和下位机系统组态进行全面的校对。
通过对系统组态软件的测试，确保现场的仪表数据、阀门及阀门的动作情况与中控室显示及发出的指令保持一致。软件组态的测试是保证现场各类仪表阀门实现远程监控的必要条件。
1.4 故障响应测试
处理厂自动控制系统需要满足在系统故障的情况下，实现对现场生产运行的一定程度的保护。故障响应测试即针对系统所可能发生的各种故障，人为地创造出故障情况，查看系统的工作状况，了解在各种故障情况下系统是否对现场生产造成影响。
故障相应测试目的在于查看自控系统是否具备设计所要求的容错能力，并积累排查和解决问题的经验，当系统出现问题时，保证系统维护人员尽快解决问题。
2 现场仪表联校
仪表联校的目的，在于确保现场仪表处于正常工作状态，保证中控岗位人员得到的信息与现场生产情况一致，这是自动控制系统发挥其远程中心控制的重要前提。
2.1 变送器联校
变送器的联校方法：由于苏里格天然气处理厂所使用的变送器均支持HART协议，可利用FLUKE 744的HART功能，在现场仪表表头给出HART协议电流信号，由联校人员在中控画面上查看相应控制点的显示值，是否能与现场给出的模拟信号对应得上，以此进行单个变送器的测试。
2.2 液位计联校
磁翻板液位计的浮筒内有一个带有磁性的浮球，根据液位的高低上下浮动，浮筒旁的远传机构感应到磁性，通过电流变送模块转换为相应的电流信号回传中控室。此类液位计的联校方法为：将磁铁放置在液位计的远传机构某刻度处，以模拟磁性浮筒，中控室监控画面上可观察显示数值是否与现场一致，以此进行此类液位计的联校。
2.3 执行机构联校
处理厂的执行机构分为电动执行机构、气动切断阀执行机构、调节阀。执行机构的联校主要在于查看中控画面上阀门的开关状态与开度状态是否与现场一致，现场执行机构的动作是否与中控所给出的命令一致。
因此，联校方法为中控给某个执行机构给出开关命令或者阀门的开度命令，现场人员观察相应的阀是否发生了动作以及动作是否一致，现场阀门状态与中控收到的反馈是否一致即可。
2.4 控制回路及联锁逻辑测试
处理厂的自动控制系统有大量的控制程序与逻辑，用于对各个控制回路与联锁进行控制，控制回路是确保生产运行过程正常控制回路与联锁逻辑测试的原则是创造出现场某个控制回路正常运行的条件，将执行单元切换到正常运行状态，然后将正常条件破坏掉，观察执行机构是否依照控制方案的设计进行相应的动作。
为测试联锁逻辑中的联锁值设置是否正确，可以使用FLUKE 744的区间连续给值功能“Ramp”进行测试。
3 结束语
系统测试与仪表联校是自动控制系统投入运行前极为重要的环节，直接关系着系统投入运行后的稳定性与可靠性。因此，系统的测试与仪表联校要提前做好计划和各项准备工作，结合处理厂过程控制方案和紧急停车方案进行全面细致的测试，并收集和整理好测试记录，为处理厂投产后自控系统的正常稳定运行做好保障。