SunyTDCS9200集散控制系统模拟量输入信号波动故障处理

摘 要：我厂轻烃重整装置DCS系统选用了浙江正泰中自控制工程有限公司的SunyTDCS9200集散控制系统。投用以来，工艺操作人员一直反映模拟量输入点存在明显波动，其中又以热电阻信号最为严重，给装置的平稳生产带来了隐患。通过对故障状态的分析排查，最终找到并解决了故障，保证了装置平稳运行。

关键词：DCS SunyTDCS9200 集散控制系统 屏蔽接地 信号波动

计算机和网络技术的飞速发展，引起了自动化控制系统结构的变革，一种新型的控制系统即分布式控制系统（Distributed Control System）以其可靠性高、灵活性强、开放性高、性价比优、配置灵活以及易于维护的众多特点，在化工、医药、冶金、电力等众多行业得到了广泛应用。

一、系统简介

山东齐旺达海仲石化的12万吨/年液化气深加工装置选用了浙江正泰中自控制工程有限公司的SunyTDCS9200集散控制系统。该系统由2个现场控制站，1个I/O机柜组成，上位操作站选用了4台DellTM PowerEdgeTM 430服务器，并配有报表和报警打印机一台。主控制器、机箱电源、通讯网络等均为1：1冗余配置。控制负荷更加分散，危险更加分散，大大提高系统稳定可靠性。I/O模板为万能调理板，模板上面AIO和DIO模块可以混装。AI模块可以实现信号万能输入自动调理，以不变应万变。这种结构备品备件非常少，大大降低用户后期维护成本。系统结构示意图，如下

二、故障现象

装置开工后，操作人员就不断反映操作画面中模拟量输入点存在明显波动，其中又以温度（热电阻信号）最为严重。经过现场观察，操作人员反映的问题确实存在，集中表现在：DCS操作站画面上显示的温度、压力、液位等测点的测量值在小数点后一位呈现无规则变化。

这几种测点的变化给操作人员造成困惑最大的是温度，因为温度的变化有相对的滞后性。以蒸馏塔塔釜温度控制为例：操作人员想要升高塔釜温度，如果在手动状态下，增大蒸汽阀门的开度后，正常情况下塔釜温度应该升高，但实际上温度却在一段时间内无规则变化，这给操作人员下一步操作带来了很大困惑。而在自动状态下，操作人员提高塔釜温度调节回路的设定值后，因塔釜温度的非正常波动，使得回路输出也跟随波动，也使得现场的调节阀也不停的开关，这给产品质量的控制造成了不利影响，而且因阀门不断动作造成的仪表风的浪费还使得装置能耗增高。

三、故障原因查找

为了消除隐患，确保装置平稳运行，我们采取了多项措施查找故障原因。

1.屏蔽、接地

针对故障现象，首先把怀疑对象确定为电缆屏蔽、DCS工作接地存在问题。首先，把DCS工作接地极与DCS系统脱离开，重新用接地电阻表测量接地，测量结果为1.7欧姆，符合SunyTDCS9200系统小于4欧姆的要求。其次，又对电缆屏蔽进行了抽样检测，所有抽检的电缆屏蔽都符合标准。

2.现场仪表

我公司温度现场测量元件采用安徽天康集团的热电阻和热电偶；压力、液位、流量现场测量元件选用的是美国霍尼韦尔公司ST系列的变送器。

首先，对操作人员反映强烈的几台热电阻和变送器进行在线检测。用万用表的电阻挡和电流档，分别传入热电阻和变送器的回路中，发现受检的几块表工作状态良好，输出平稳并无波动现象。

其次，将这几台热电阻和变送器拆下线，送到专门的仪表校验间用专业校验仪器校验，得出的结论跟在线检测一样，表没有问题。

通过这两项检测，基本排除了现场仪表存在问题的可能。

3.DCS

SunyTDCS9200系统自带的硬件配置软件SunyCfg，可以读取相应I/O点的当前信息。其中有一栏“当前值”能够显示系统中所有I/O点的实际值。选取了多个模拟量输入点，通过2台相邻的操作站，同时观察发现SunyCfg当前值中的数值与DCS实时监控画面显示数值一致，且小数位都在无规则变化。

后来，为了保证输入信号的准确性，进一步排除现场输入信号和接地的干扰，对电阻信号和电流信号进行了分别测试。

电阻信号

将检测点的现场仪表与系统脱离，由1个标准电阻箱接线端分别并联接入2个DCS系统的模拟量输入点，DCS实时监控画面对应点显示数值小数位在无规则变化。

由1个标准电阻箱接线端接入一个1输入2输出温度变送器，变送器的2个输出再接入上述2个DCS系统的模拟量输入点，对以上2点硬件组态有接收电阻信号改为接收电流信号，DCS实时监控画面对应点显示数值小数位在无规则变化，但无论是波动幅度还是波动频率都要比输入电阻信号时小。

电流信号

将检测点的现场仪表与系统脱离，由标准信号发生器提供标准信号，并在回路中串联标准电流表确保信号输入的精确。经观察，DCS硬件检测到的当前值和操作画面中的显示值依然呈现同步且小数位无规则变化。

通过以上测试说明系统的软件真实的反应的硬件检测到的数值，排除了软件问题。

后来，与中自公司的技术人员对该问题进行了分析，得出如下结论：SunyTDCS9200系统的I/O模块为万能调理模块，该模块的特点是仅需在硬件组态软件里做相应设置，就可以接收包括电流、电压、热电阻、热电偶在内的所有模拟量信号。这使得该模块的量程范围很大以适应不同类型的输入信号，而且在我公司的DCS组态中没有对热电阻和热电偶信号对应的DCS卡进行专门的量程设置（默认设置为最大值），这样使得同为±0.1%测量精度产生的误差较大。

四、故障处理

在硬件配置软件SunyCfg中，按照不同信号输入类型分别组态。电流信号统一设置为4～20mA；热电阻和热电偶则要根据设计院设计的每块仪表的量程分别进行设置。经过处理后，操作画面中显示值的波动大为改善。

五、总结

自该系统投用以来，我们不等不靠，主动对系统技术进行消化。针对该系统模拟量输入点波动这一问题，技术人员坚持跟踪，积极出主意想办法，以最小的成本解决了问题，即保障了装置的平稳生产，也降低了装置生产能耗，而且节约了大量系统改造资金。目前，该系统已平稳运行5年多时间。

参考文献：

[1]王敏， DCS接地是消除干扰的有效方法.河北化工2008（01）

[2] SunyTDCS9200集散控制系统工程维护手册

[3] SunyTDCS9200集散控制系统硬件手册