总体分散综合控制TDCS-3000工法形成原因

总体分散综合控制装置常称集散控制系统。集散控制系统综合了计算机、自动控制、数据通讯、CRT显示的技术（包括数据釆集、控制运算、控制输出、设备和状态监视、报警监视、远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事故顺序识别、事故追忆、图形显示、控制调节、报表打印、高级计算，以及所有这些信息的组态、调试、打印、下载、诊断等功能），系统功能分散，监视操作集中，控制逻辑可扩，人机联系完善，安装布线简便，运行安全可靠。中国化学工程第十四建设有限公司在集散控制系统工程经验的基础上，完成了《总体分散综合控制TDCS-3000工法》^[1]

总体分散综合控制TDCS-3000工法工法特点

《总体分散综合控制TDCS-3000工法》的特点有以下6点：

1.将集散控制系统划分成SCS、DCS和现场仪表三个层次以及层次内的各工序，合理地在层次间和工序间连接处设置断点（即在断点处切断层次间、工序间的一切联系）。限度地组织安装调试平行作业实现层次间、工序间隔离，互不干扰，拓宽工作面，提高工作效率，加快施工进度，确保人身与设备的安全。

2.以DCS为核心，逐步接通工序间、层次间的断点，分次扩大调试范围，主要控制装置经受了多次重复验证，确保了工程质量，而且该次调试是下次调试的基础，下次调试仅增加系统中的一部分。这样整个系统调试都便于寻找和处理故障，提高调试速度。

3.CRT操作站的人——机接口功能，操作釆用多微处理结构，有高速处理器和专用的图形处理器，有很强的信息处理功能，通过它实现了统观全局。

4.设计、使用功能调试模块——按专业调试要求，对调试顺序、变量等参数，设计成专业的功能调试模块（温度、压力、流量、液位等专业功能调试模块），各专业调试人员严格按模块进行专业调试。

5.实行专业化分工——成立温度、压力、流量、液位等专业调试组，分工明确、专业技术保障，调试精确。

6.建立整体调度协调机制——施工单位专业工程师与业主、设计、设备厂家、监理等方面专家，组成联合小组，整体调度、协调，研究解决调试中的技术难题，确保系统正常运转。^[1]

总体分散综合控制TDCS-3000工法操作原理

总体分散综合控制TDCS-3000工法适用范围

《总体分散综合控制TDCS-3000工法》适用于各种类型的DCS集散控制系统安装调试。^[1]

总体分散综合控制TDCS-3000工法工艺原理

《总体分散综合控制TDCS-3000工法》使用的工艺原理有以下7项：

1.运用逻辑分析原理，对整个系统结构进行科学分层、隔离、使施工得以均衡协调，确保高效、优质、安全。

2.调试以DCS为核心，逐步向外扩展，分次调试，重复验证，从根本上确保工程质量。

3.运用网络技术，统筹各层次、各工序的施工，编制网络计划，科学管理，使施工进度得到预控。

4.应用系统自身具有的统观全局的窗口功能进行调试，具有高速、高效、高可靠性。

5.运用统筹方法，划分不同的功能模块。对几个调试小组分成功能模块小组，分别为压力调试组、温度调试组、液位流量调试组、调节阀调试组、状态反馈及连锁调试组。通过人员、设备、工具等的专业化模块化组建，提高人员的熟练程度，对故障点快速判断和处理，加大设备工作利用率，提高调试速度。

6.大规模集成电路、MOS器件大量应用，防静电要求必须提高，以防止静电损坏控制系统元件板卡。

7.上层信息管理网为TCP/IP协议以太网，进行工厂级信息传送和管理，实现全厂综合管理;中层过程控制采用双高速冗余工业以太网，传输工艺过程控制时实信息；底层为控制站内部网络，采用主控制卡指挥式令牌网，用于站内信息交换。调试时结合网络特点分成区域块调试，拓宽工作面，缩短调试周期。^[1]

总体分散综合控制TDCS-3000工法工艺流程

《总体分散综合控制TDCS-3000工法》施工程序以SCS、DCS和现场仪表三个层次为基础，在每个层次又分设若干工序。在层次间、工序间安排平行作业程序，在层次内的工序间组织安装调试交替作业程序。施工工艺流程见下图。^[1]

总体分散综合控制TDCS-3000施工流程图

总体分散综合控制TDCS-3000工法操作要点

《总体分散综合控制TDCS-3000工法》操作要点有以下7项：

1、集散控制系统安装

• 机柜、操作站、辅助表盘的安装

（1）安装前应具备的条件：土建、空调系统及其他安装工程已完工；空调系统运行正常。

（2）严格按规范要求安装机柜、操作站、辅助表盘，就位后固定牢固。

• 系统卡件、I/O接口、转换单元的安装

（1）卡件开箱安装之前对安装人员进行控制系统防静电培训。

（2）现场控制室防静电活动地板安装完成，并良好接地。

（3）安装人员应具有一定的防静电配备并严格按照防静电操作规范，卡件开箱后必须及时安装就位，禁止系统卡件拆除包装后裸板放置。

（4）开箱安装过程中，保留一部分卡件的防静电包装袋和纸盒，用于后期现场工作过程中的卡件存放和运输。

（5）持拿卡件时禁止接触各种管脚引线和卡件上的电子元器件以及各种端口和接口，应持其外壳或元件边缘。

（6）DB25、DB9、网线等系统通讯线在进行安装前进行静电释放，安装过程中应尽量减少通信线、卡件的插拔次数。^[1]

• 机柜、供电盘、操作站配线

（1）接地系统有安全接地、计算机接地、DCS接地和变压器接地等四种接地，分别由机柜、操作站、供电盘和辅助表盘接入四条接地母线，然后分别接到室外的四个接地极。接地母线彼此绝缘，接地电阻符合设计要求。

（2）电源配线严格执行施工验收规范。

（3）高速数据通道的敷设。系统中两条高速数据通道应分别敷设在两条电缆槽内，以提高可靠性。

（4）机柜与机柜、机柜与操作站之间配线。配线由制造厂带有插头的专用电缆，配线时必须按制造厂家的图纸对号入座，插接正确、牢固、可靠。^[1]

• 电缆敷设、现场仪表安装、配线、配管，均按设计文件、标准图进行施工。

• 断点处的配线

1.断点1处的配线

①断点1接通的条件

a.硬件及基本软件调试完毕

b.辅助表盘安装、配线、查线，绝缘电阻测试、编号、压鼻子、包好线头、捆扎在对应机柜等这些工作完成之后。

②机柜的输入/输出配线（接通断点1）

在具备断点接通条件之后，经短暂停电，将辅助表盘送来的输入、输出信号线，接到机柜上的对应端子，一次全部端子接完，确保连接可靠。

2.断点2处的配线

①断点2接通的条件

a.控制室、机柜室内部系统全部回路调试完毕。

b.外部电缆敷设完毕，并经查线、绝缘测试线头处理、编号，固定在相应的端子排旁并用胶布包好。

c.现场仪表安装、配管、配线完毕。

要满足这个条件，关键是单位的选择，以往是以整个厂、整个装置为单位，几百个回路，几千个回路全部满足，这是很困难的，该工法以回路为单位就很容易满足这个条件。

②断点2接通原则：以回路为单位。某一回路具备条件，就接通某一回路，调试某一回路。具备条件一个就接通一个，调试一个，直至所有回路全部接通，全部调试完毕。

③设置断点2和以回路为单位接通断点2，目的是便于组织系统调试与现场仪表安装平行作业，并实现了回路之间的隔离，保证系统调试与现场仪表安装互不干扰，使系统调试与现场仪表安装及工艺基本同步完工，有效地缩短了仪表施工工期和工程建设总工期。^[1]

2、集散控制系统调试

对集散控制系统进行逻辑关系分析，为确保系统调试质量，该工法釆用分层隔离平行调试法、分散综合调试法及窗口功能调试法，在原有的调试方法中应用模块法，对各个功能模块进行调试，针对每个模块小组进行相应的专业化培训，同时设计使用专业调试模板，按照功能化、标准化、程序化进行五次调试，形成完整的集散控制系统调试。

（1）分层、隔离、平行调试法一根据集散系统的结构，经过全面的逻辑分析，将全系统划分成SCS、DCS和现场仪表三个层次以及层次内的各工序，并合理地在层次间和工序间连接处设置断点（即在断点处切断层次间、工序间的一切联系）。限度地组织调试平行作业实现层次间、工序间隔离，互不干扰，拓宽工作面，提高工作效率，确保系统安全。

（2）分散综合调试法——以DCS为核心，逐步接通工序间、层次间的断点，分次扩大调试范围，即五次调试（见集散控制系统安装调试程序方块图），最终把系统中的各层次、各工序全部连接起来，形成一个完整的集散控制系统。这种调试方法，通过分次扩展，使主要控制装置经受了多次重复验证，从根本确保了工程质量，而且该次调试是下次调试的基础，下次调试仅增加系统中的一部分。这样整个系统调试都便于寻找和处理故障，提高调试速度。

（3）窗口功能调试法一集散控制系统的窗口功能是指CRT操作站的人一机接口功能，操作采用多微处理结构，有高速处理器和专用的图形处理器，有很强的信息处理功能，通过它实现了统观全局。

（4）功能模块调试法一功能模块调试法是按照硬件模块构成，将系统下层分为控制模块、温度监视模块、压力监视模块、状态监视模块、连锁模块等，按照积木法结构由下层模块构筑各个操作站（中层模块），操作站、机柜、工控网络等又构成上层控制系统的大功能模块，按调试计划对各功能模块独立调试，平行推进工程进度。

（5）软件组态调试模块法——软件功组态按照组态软件平台，将系统分为软件系统组态、流程图制作、控制组态。按照积木结构分块进行，按调试计划对各功能模块组态调试，平行推进。^[1]

3、硬件及基本软件调试（次调试）

• 硬件及基本软件调试质量是集散控制系统调试质量的关键。

1.用控制装置自身功能进行硬件及基本软件调试。

（1）集散控制系统各单元都采用了微处理机，有很强的自诊功能。自诊情况通过发光二极管显示岀来，因此各单元工作状态的检査，可根据各插卡上的发光二极管状况来判断各插卡工作正常与否，以及故障性质、故障点位置。

（2）应用统观全局的窗口功能进行调试。操作站釆用多微处理机构，有高速处理器和专用图形处理器，具有很高的速度和很强的信息处理功能，通过键盘操作，调出各种画面，进行各种性能试验，根据画面的各种符号、代码，可迅速判断故障、故障性质、故障位置。

（3）人为拨掉插卡或插头，检查其冗余切换和自诊功能。

（4）输入模拟信号，检查A/D，组态，输入通道和检测功能。

（5）通过键盘输出检査输出功能。

（6）调试用的表格、调试项目、调试质量标准，均按制造厂家提供的标准，逐项进行检查核对，调试完毕，三方签字认可。^[1]

2.安全系统调试

SIS系统处理单元包括两个时钟同步微处理器，每个处理器有独立的数据存储系统，通过硬件比较器完成两个控制器的信息交换，确保处理的数据是一致的。

（1）系统自诊断调试，利用软件对微处理器、内存、看门狗电路进行测试，包括组态指令、寻址方式、数据寄存器的检测。通过硬件比较器和CRT循环冗余校验对内存进行调试检测。

（2）输入通道的调试，系统检测轮询输入信号和输入通道的状态测试，包括断线短路故障，故障时系统将相应的输入信号按照“0”信号处理，相应的故障指示灯开始闪烁。

（3）输出通道的调试，输出信号写操时自动检测通道工作状况，同时输出通道读回比较，结果不一样即发现故障，系统将相应的输出信号按照“0”信号处理，相应的故障指示灯开始闪烁，最后人为制造输出回路的断线短路故障，检测故障检测和看门狗电路安全切换功能。^[1]

4、控制室、机柜室内部系统调试（第二次调试）

在次调试的基础上，又增加了辅助盘上的信号转换及信号联锁继电器。该次调试时设计、使用功能调试模块，按功能模块调试要求，对调试的电阻信号、标准电压信号、标准电流信号、开关量信号、脉冲量信号等参数，设计专业的功能调试模块，专业调试人员严格按功能模块化进行专业调试。实行专业化分工，设置的对应专业调试组，分工明确、专业技术保障，调试精确快捷。^[1]

该次调试的目的是消除包括机柜、操作站、转换器、信号联锁在内的控制室、机柜室内部的一切故障。

（1）输入回路调试

调试主要方法，根据设计提供的回路接线图，从接线盘的输入端端子，逐个回路输入相应的标准模拟信号或开关量信号，操作键盘，调出相应回路的画面，观察CRT。检查一般不少于3点（量程的0%、50%、99%）。

对于模拟输入，其误差不得超过系统内各单元允许基本误差平方和的平方根值；对于开关量输入变化，CRT状态也应变化。

（2）输出回路调试

根据设计提供的回路接线图，逐个进行调试，利用键盘调出相应画面，利用键盘，手动输出模拟量或开关量。在输出端子上，接入相应的标准表。对于模拟输出，其误差不得超过系统内各单元允许基本误差平方和的平方根值；对于开关输出，直接输出开或关。^[1]

（3）输入、输出、调试均按进行。^[1]

5、系统调试（第三次调试）

在第二次调试的基础上，又增加了现场仪表。

目的是消除整个回路中的一切故障。

1.系统调试，以回路为单位、某一回路具备条件，就在断点2接通某一回路，调试某一回路。具备一个，接通一个，调试一个，直至所有回路全部接通，全部调试完毕。

2.检测系统调试

在信号发生端，应用功能模块输入相应的标准模拟信号利用键盘，调出相应的画面，观察CRT显示。其误差不得超过系统内各单元允许误差平方和的平方根值。^[1]

3.调节系统的调试

（1）输入部分与检测系统调试一样。

（2）输出部分。利用键盘，手操输出检査执行器行程动作误差，其值不得超过系统内各单元允许误差平方和的平方根值。

（3）按照设计规定检査并确定调节器和执行器的动作方向。

（4）检查比例、积分、微分动作和输出特性。^[1]

4.报警、连锁系统调试

（1）模拟输入部分与检测系统调试一样，用变送器分别输入设计物理量值（或等价的电压值），列出操作站上显示的各量的物理值并记录下各次信号输入时报警状态是否正确。该次调试不仅可以测得物理量信号的正确性、精度、实时库组态的正确性，还可以检査报警限值设定、连锁设定值、连锁逻辑关系是否正确。

（2）对于开关量输入信号的测试，即联锁系统、运行状态，在继电器柜端子处，用小型开关进行模拟试验，在操作站按信号逐个调出、检查，其指示窗口是否有显示，状态颜色标态是否正确，逻辑顺序、计数、时间是否正确。

（3）有些开关量信号比较复杂，除了自己的逻辑状态外，还关联一些开关量，在组态这种测试画面时，将该点有关的开关量也一同组上。按逻辑框图逐项进行，在现场制造联锁源，观察联锁结果是否正确。

（4）顺序、逻辑控制系统调试。顺序和逻辑控制程序调试，这些程序一般都有专门的操作界面，自成体系的模块化结构。调试时应准备好各种所需的现场条件，仔细考察运行结果后，才能启动程序。要求的现场条件必须从现场加入，在操作过程中有提示信息，应按照要求逐步确认。调试时先检査程序逻辑，再看数据点组态和程序语句匹配。对于数字量信号，可以按照开关量输入、输出测试方法进行。^[1]

6、DCS应用软件调试（第四次调试）

应用软件调试是在工艺设备单体试车和集散系统调试之后，在设备运行条件下，全面检査一个工艺工序或几个工艺工序内控制系统的综合控制性能，一般涉及数十个回路，甚至上百个回路，并涉及动设备、电气和工艺操作。建立整体协调机制，施工单位专业工程师与业主、设计、设备厂家、监理等方面专家，组成联合小组，整体调度、协调，研究解决调试中的技术难题，确保系统正常运转。调试中必须有较高层次的现场管理人员担负协调工作。应用软件调试依据设计编制的应用程序，在操作站启动应用程序，在操作站和现场逐步、逐项进行，检查程序进行情况和机、电、仪的动作是否符合设计要求，设计是否满足工艺要求。^[1]

7、信息管理网软件调试（第五次调试）

上层信息管理网采用TCP/IP协议以太网，进行工厂级信息传送和管理，实现全厂综合管理，该网络通过MFS上安装的双重网络接口，进行信息管理和过程控制网络的转接，获取集散控制系统中过程参数和系统运行信息。同时向下传送上层管理计算机的调度指令和生产指导信息，管理网釆用大型网络数据库，实现信息共享，并可将各装置、分厂的控制系统联入企业信息管理网，实现工厂级的综合管理、调度、统计、决策等。应用软件调试通过输入与程序所需的信号，检验数据处理结果正确与否，考核设计程序的可靠性。同时进行网络系统速度、抗干扰、响应特性的测试。^[1]

总体分散综合控制TDCS-3000工法材料设备

《总体分散综合控制TDCS-3000工法》主要测试仪表^[1] ，见下表：

总体分散综合控制TDCS-3000工法质量控制

施工单位采用《总体分散综合控制TDCS-3000工法》质量控制应遵循以下要求：

• 质量标准

1.制造厂家提供的安装调试标准。

2.国家标准《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2002。

3.施工设计文件。

4.全部安装调试标准覆盖率99%。^[1]

• 质量保证措施

1.建立现场安装调试质量保证体系，明确各级责任人员的职、责、权，见下图。

现场安装调试质量保证体系

2.严格按照工艺流程安装、调试，坚持“上道工序质量不合格，绝不进入下道工序”的原则。

3.严格“断点”质量控制，确保“断点”位置、接线、接通准确无误。^[1]

总体分散综合控制TDCS-3000工法安全措施

施工单位采用《总体分散综合控制TDCS-3000工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

• 严格实行隔离，保证人身和设备安全

在集散系统施工过程中，以限度地组织平行作业。在复杂的交叉作业条件下，保证人身与设备安全十分重要。除严格遵照业主及公司相关安全法规之外，采用隔离安全措施。

隔离就是利用断点，在断点处切断一切联系。该工法有三种隔离。

1.断点隔离

层次间、工序间设置断点，使相互不干扰，实现层次间、工序间隔离。

2.回路隔离

在系统调试时，我们在接通断点2时，不是全部一次接通，而是现场施工情况对具备条件的回路，接通一个，调试一个，不具备或不调试的回路一律不先接线，因此系统调试与现场仪表安装互不干扰。

3.部位隔离

应用软件调试时，涉及的工艺部位必须与相邻的工艺部位进行必要的隔离，确保安全操作。

• 制定应用软件调试的安全工作工序

1.检查确认调试范围的控制系统，工艺系统已具备试车条件。

2.需要隔离的部位和措施均已落实。

3.各专业的工作已得到协调，互不冲突，系统监护人落实。

4.调试完毕后，立即进行系统恢复，防止出现其他故障。^[1]

总体分散综合控制TDCS-3000工法环保措施

施工单位采用《总体分散综合控制TDCS-3000工法》时，应采取以下环保措施：

1.建立施工现场HSE管理体系，严格遵守国家、地方政府和业主制订的有关环境保护、文明施工的法律、法规和规章制度，加强对施工用材料、设备、废水、生产生活垃圾的控制和治理环境，遵守有关防火和废弃物处理的规章制度。

2.班前严格控制中控室内环境卫生，设备开箱后的废弃物及时清理，零星工作垃圾及时放置在现场专用垃圾箱中，专用垃圾箱设置封闭盖板。

3.安装、调试阶段，中控室严格执行准入制度，非工作人员，严禁入内。^[1]

总体分散综合控制TDCS-3000工法效益分析

《总体分散综合控制TDCS-3000工法》具有以下经济效益：

1.该工法于2007年在云南大为制焦有限公司200万吨/年焦化项目的DCS系统安装调试中应用，缩短工期32天，降低成本10.12万元。

2.该工法于2007年在惠生（南京）化工有限公司30万吨/年CO、20万吨/年甲醇项目DCS系统安装调试中应用，缩短工期26天，降低成本11.56万元。

3.该工法于2008年在大化集团大连碳化工有限公司30万吨/年甲醇装置及2.8万mVh空分装置安装项目DCS系统安装调试中应用，缩短工期43天，降低成本17.30万元。^[1]

应用《总体分散综合控制TDCS-3000工法》可以实现可观的经济效益。

总体分散综合控制TDCS-3000工法应用实例

《总体分散综合控制TDCS-3000工法》应用实例如下：

1.该工法于2007年在云南大为制焦有限公司200万吨/年焦化项目的DCS系统安装调试中应用，缩短工期32天，装置投料试车一次成功。

2.该工法于2007年在惠生（南京）化工有限公司30万吨/年CO、20万吨/年甲醇项目DCS系统安装调试中应用，缩短工期26天，取得了良好的经济效益。

3.该工法于2008年在大化集团大连碳化工有限公司30万吨/年甲醇装置及2.8万立方米/小时空分装置安装项目DCS系统安装调试中应用，取得良好的效益。

4.截至2009年，该工法已在多个大型化工、煤化工项目的DCS系统安装调试中应用。^[1]

总体分散综合控制TDCS-3000工法荣誉表彰

2009年7月，中华人民共和国发布《关于公布2007-2008年度工法的通知》，以文号建质[2009]162号公布《总体分散综合控制TDCS-3000工法》为工法。^[2]