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格式化工位号在标准盘解决方案中起定位作用

时间:2024-05-08     【原创】   阅读

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图1  传统工位号—仪表位号(或工艺标号)

传统工位号

       传统工位号,按照习惯被定义为测控点的仪表或工艺标号。图1所示,传统工位号没有标识测控点关联设备的安装位置和相互连接关系,所以当监控界面上某个工位号出现报警时,即使处在在紧急故障状态下,也只能根据报警标号名称,调取图纸逐一对位筛查进行排障作业。排查人员在紧急故障(手操)状态压力之下,不能在短时间找到故障点相关位置,则无从冷静执行排障操作,甚至有可能忙中出错,产生新的衍生故障。在无冗余配置的测控过程中,传统工位号关联设备的位置盲点问题,一直是排障操作的难点,成为困扰工程运维安全的结构性缺陷。

另外,在施工中,由于传统工位号没有对测控点的盘、接口、IO和隔离器的位置,以及它们的实物连接路径进行明确标识,所以跟上述排障操作一样,需调取图纸逐一按图对位进行布线操作。点数较多时,传统工位号及其布线方式本身都很难避免重复值和准确性错误,校对和纠错,需付出强度很高的脑力和体力劳动。


格式化工位号

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图2  盘号/接口号/模块组合号/通道号集合值


格式化工位号(如图2)在传统工位号基础上,增加了测控点关联设备的安装位置和相互连接关系。它由以下字符或数字组成;

1,工段(传统工位号)+ 3位数分线箱距离;

2,盘号;

3,接口号(槽号);

4,PLC/DCS IO模块与隔离器的组合号;

5,通道号;

6,现场表代码

       共6个参数, KTS等软件使用横杠和顺斜杠自动把这6个参数连成一个字符串,可分成3个部分,形成一种新的格式化工位号,如图2红框位置内所示。

       1部分:格式化工位号中的工段用来标记该工位的现场位置名,同时标记工艺点或者仪表名称,跟传统工位号相似或者直接采用。工段字符后跟的三位数,为现场分线箱到仪表盘之间的距离,即连接两者之间的预制屏蔽排缆长度。格式化工位号生成时自动去除该三位数。

      2部分:如图2绿线所示的盘号/接口号/模块组合号/通道号集合值,用来标记该工位的关联模块在操作站或控制室中的位置,以及系统IO模块和隔离器的上下组合关系,如图3,因此盘内布线无须查图; 除此之外,KTS等软件还使用该集合值的前三项集合值自动生成仪表盘到现场的连接电缆名称以及分线箱名称,如图4,用以标记现场电缆以及分线箱的实物位置和连接关系,现场布线也因此无须查图。

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图3系统IO模块和隔离器/安全栅上下组合关系

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       3部分:现场信号类型,用来标记该工位连接的现场仪表信号的物理属性。也跟传统工位号相似或者直接采用。


格式化工位号的AI属性

       上述参数都是系统配置的必填参数,特点是繁杂、雷同、重复,填写易错、效率不高,特别是人工编制格式化工位号,参数较多,难免产生重复值错误,且不易查找。 KTS等软件采用拷贝粘贴和修改的方法,快速产生和自动排序上述集合值,实时产生对应的格式化工位号整列,并且在配置或修改过程中,自动快速查找和替换重复值,为格式化工位号的准确建立和有效运用打下人工智能基础。


格式化工位号 - 测控点的路径指向

       从组成结构上看,格式化工位号标识了测控点与关联设备之间的连接关系和所在位置,在工程运维施工中,包括处在在紧急故障状态下,可即刻直接或间接查清故障点设备的型号名称、连接关系以及准确位置,其中包括的故障点工段名称、控制器、接口、IO模块和隔离器模块所在的盘号、槽号及现场表的属性、位置参数和上下连接关系等等,引导排障工程师快速进入报警点实物位置,准确进行故障处置。因此,可以将格式化工位号理解为指向测控点的路径,为排障作业争取到黄金时间。


       为了跟传统工位号对应,在图5的最右边一列,填入原设计工位号—工艺或仪表名称,将格式化工位号与原设计工位号的对应起来,方便查阅。


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图5 将格式化工位号与原设计工位号的对应起来


       为了跟PLC/DCS的冗余配置对应,E98隔离器/安全栅可以配置成冗余的隔离系统,以期获得跟PLC/DCS匹配的安全性能。可以在格式化工位号的工段部分添加A或B等字符对主通道和冗余通道加以区分。


标准盘解决方案

       在图6的标准盘解决方案中,使用格式化工位号的属性格式,可以对标准盘中的预接仪表或部件进行定位。当盘内电装结构仪表还没有插入表头时;当现场仪表连接电缆还没有接入接线箱时,格式化工位号的位置属性同样存在,仍然可以对盘号、接口号,IO模块和隔离器号、通道号等仪表部件的预装位置进行排序定位,并且在完成预装接线之后,用标准预装盘的形式发往现场。

       一般来说,格式化工位号对应的参数,都标识在电装表表头上或现场接线箱的标牌上,因此格式化工位号自然就包含了实物名称。当表头插入预接底座以及连接电缆接入接线箱之前,仪表盘仅安装了电装表底座,此时它是标准预接线盘,是通用的; 当电装表表头插进底座以及盘内电缆和现场预制电缆(图7)连接之后,格式工位号的属性格式就由通用定位作用转变为特定定位作用,成为专用盘。通过图2和图6,可以看到IO模块和隔离器组合在盘、接口中的连接关系,以及它们共有的格式化工位号。    


图6  标准盘解决方案 (480点)的格式化工位

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集合值和盘内、现场两种定制电缆示例


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图7 预制线缆示例:盘内定制电缆+转接器/现场定制电缆+分线


标准盘解决方案涉及五个方面

一  对传统工位号进行改进,增加工位号定位和实物路径功能;

二  采用电装结构,头座分离,换表不动线,预装不插表头,如图8。同时还要求隔离器底座对本系列不同型号的表头通用,以及连接PLC IO模块的盘内电缆通用,能够通过不同转接器跟PLC IO模块电气互连,以保证预接盘的通用性。


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图8 头座分离的8通道电装结构仪表


三  将盘内隔离器与PLC IO的连线改为带转接器的定制的盘内电缆插接;将传统的盘底端子排改为带插头的预制现场电缆,直接跟现场接线箱插接,见图6、图7。

四  盘与分线箱之间的现场电缆采用带屏蔽的小信号预制电缆,以实现快速无图布线,节约铜材。可能的强电信号均连接在接线箱的现场设备驱动侧,见图7。在KTS等软件中,现场电缆名称用盘号/接口号/模块组合号自动生成,见图2的左边绿框,其长度在工段名的后三位截取,单位为米。 

五  温度信号均为通用二线制配电环路4-20mA信号,由安装在现场的一体化温度变送器通过通用分线箱传入;或者由安装在现场分线箱中的一体化温度变送器传入。如果直接采用特定热电偶(补偿导线)或热电阻小信号传入,预制盘会失去通用性和预装特性。 


传统电装和卡装表与格式化工位号及标准盘无缘

老的 ( 包括宇通现有的 ) 插装和卡装式的隔离器或安全栅,跟PLC/DCS 8路IO模块在数量、面板宽度及体积上均为8倍关系。当通道越多,两者安装位置就相差越远,之间的连接电缆在汇线槽中就越长,大部分情况下需要转弯换槽,导致两者失去位置和实物路径对应关系,格式化工位号不能起定位作用。 

另一方面,跟电装表不同,卡装表不是表头表座分开的插装结构,由于其本体不能安装在通用预装盘中,以避免成为专用盘,导致卡装表插头在盘内失去支撑而不能定位,呈不规则散佈状,因此卡装表结构上满足不了标准盘的预接要求。

结构上,卡装表在试错更换时避免不了局部动线,需要逐一插拔连接插头来实现新旧表体的更换,带电插拔顺序不统一,会导致电路输出不确立。结构本身存在错插漏插风险。

除此之外,与PLC 8路IO模块相比,传统卡装和插装隔离器/安全栅的发热量也都大于 8倍,两者处于重度非适配状态 。

长期以来,市场对上面提及的这些老问题一直存在进行新技术改造的预期,希望能够完善隔离器/安全栅产品与系统IO模块的适配性,让两者建立起简单、安全的主辅关系。


格式化工位号实例

参考图1,其中一个测控点和跟该点关联的设备参数为:

SS-3/1/2/1/-PC

其配置内容分别为

1,SS工段

2,3号盘、

3,1号接口、

4,3号IO模块与隔离器组合、

5、1号通道、

6、现场表为差压变送器。

以上6个参数为必填参数,参数配置完成后E98系列隔离器/安全栅配套工具软件KTS自动生成格式化工位号。

字符串首尾的工段和现场表名称参数,标识了现场位置和测控信号性质,中间的4项参数:盘、接口、IO模块和隔离器组合、通道,标识了PLC/DCS系统和隔离器模块在控制室中的盘位、槽位、模块位、通道位和连接关系。其中的接口号、IO模块与隔离器的组合号、通道号3项参数可以自动生成。当点击任意组合号,可以重新排序组合整列;当点击任一接口号,可以重置格式化工位整列。


跟格式工位号相关,配置软件KTS可按需要调用西门子、ABB、施耐德、罗克韦尔、宇通仪表的PLC系统中的既定型号的控制模块、接口模块和IO模块。也可按需调用E98系列中既定型号的隔离器/安全栅模块,与上述5种PLC IO模块形成组合,并自动生成这些组合快速互连的转接器清单。


在配置过程中,KTS可自动排序和检查每个接口驱动的IO模块数量,超过数量会发出提示。接口按盘号+接口号格式自动命名,方便位置查询。接口属性按钮使用批注框方式显示接口内已有的IO模块数量。配置内容可以自动或手动进行插值修改、快速查重并标注重复工位号位置,也可以使用简单自动重排的方法,消除重复工位号名称错误和同一接口内可驱动IO模块数量超限的错误,以保证生成的格式工位号的正确性和唯一性。


格式工位号的工段字符后跟的三位数值,为工段现场跟仪表盘之间的距离,即电缆长度。格式工位号自动屏蔽工段字符的后三位数字。 


思考题:

1,什么是传统工位号?

2,传统工位号在故障状态下存在的问题?

3,传统工位号在安装过程中存在的问题?

4,什么是格式工位号?

5,格式工位号由几部分组成?

6,格式工位号跟传统工位号有什么相同和不同?

7,格式工位号如何定位故障位置?

8,为什么要用工位号?

9,为什么要用格式化工位号?

10,预制线缆有几种?

11,使用预制线缆的意义?

12,宇通产品为什么可以为标准化盘柜出解决方案?

13,电装表和卡装表结构区别?


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