第六章认识DCS
第六章认识DCS (第2/2页)“两三年后？”肖枫问。
“对。所以你赶上了。”老李看着他，“你现在学的横河系统，是过去三十年的事。但你将来要干的，可能是华为的系统——那是未来的事。DCS的原理是相通的，把横河学透了，以后学华为也不难。但你得有这个意识——你正处在一个变化的节点上。”
肖枫点了点头。
---
咱们厂的横河系统长什么样
老李站起来，拍了拍肖枫的肩膀：“走，带你去中控室看看。”
中控室在热电厂房旁边的一栋二层小楼里。进门要换鞋，地上铺着防静电地板，墙上挂着温湿度计，温度常年保持在22度，湿度百分之五十。屋里安安静静的，只有电脑风扇的嗡嗡声和偶尔响起的对讲机声音。
这是肖枫第一次进中控室。
一整面墙都是大屏幕，上面显示着锅炉、汽轮机、脱硫的工艺流程图。管道、阀门、泵、塔、罐，都用线条和图标画出来，上面跳动着实时数据。蒸汽压力、汽包水位、给水流量、振动值、温度、pH值、二氧化硫浓度——他在巡检时天天看的那些数据，全都在大屏幕上一目了然。
操作台前坐着两个操作工，一人面前两台显示器，一个显示流程图，一个显示趋势曲线。他们穿着白大褂，戴着安全帽，面前摆着对讲机和记录本。
“这是张师傅和王师傅，”老李介绍道，“白班操作工。以后你跟他们多打交道。”
张师傅四十来岁，头发有点秃，转过椅子看了肖枫一眼：“新来的仪表工？”
“嗯，刚来不到一个月。”
“好好学。横河的系统挺稳定的，但出了问题也麻烦，我们第一个找你们班。”
肖枫点点头。
老李把他带到旁边一台电脑前，打开了一个软件界面。屏幕上是一个树形目录，一层一层展开，下面挂着各种功能块。
“这就是横河CENTUMVP的操作界面。你看这个目录——锅炉、汽轮机、脱硫、公用工程，每个区域下面又有子目录：模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出、控制回路、联锁逻辑……”
肖枫看着屏幕上密密麻麻的文件夹，有点眼花缭乱。
“横河系统的特点是层次清晰。所有的功能块都是按层级组织的——站、单元、回路、块。一个站对应一个控制器的机柜，一个单元对应一个工艺单元，一个回路对应一个PID控制回路，一个块对应一个具体的功能模块。你只要知道设备在哪个单元，就能在树形目录里找到它。”
老李打开一个控制回路，屏幕上显示出一个方块图。输入是汽包液位测量值，输出是给水调节阀的开度指令，中间是一个PID控制器的算法块。
“这是锅炉汽包液位的PID控制回路。你学过自控原理，PID应该知道吧？”
“比例、积分、微分。”肖枫说。
“对。DCS里最常用的就是PID控制。锅炉的液位、压力、温度，汽轮机的转速、油压，脱硫的pH值，全都是PID在调。参数设得好，系统就稳；设不好，波动就大。”
老李又打开一个联锁逻辑页面。屏幕上是一个逻辑图，各种与门、或门、非门连在一起，条件判断一层套一层。
“这是汽轮机的振动联锁。你看这个逻辑——振动值超过80微米，延时3秒，如果还在80以上，就触发报警；振动值超过120微米，延时1秒，如果还在120以上，就触发跳机，汽轮机直接停机。”
“为什么要延时？”肖枫问。
“为了防止误动作。有时候振动是瞬时波动，不是真正的故障。延时可以过滤掉这些假信号。但也不能延时太长，否则真的出故障时来不及保护。”
肖枫看着那些逻辑图，觉得比大学里学的复杂多了。
---
DCS的硬件组成
看完中控室，老李带肖枫去了电子间。
电子间在中控室旁边，也是一个恒温恒湿的房间。一排排灰色的机柜整齐地排列着，每个机柜上都贴着标签：“FCS0101”“FCS0102”“FCS0201”……
“这是横河系统的特点——控制站叫FCS，FieldControlStation，现场控制站。咱们厂一共有八个FCS，分布在不同的区域。热电这边是FCS01到FCS03，脱硫是FCS04，其他的是别的车间的。”
老李打开一个机柜的门，里面是一排一排的模块，每个模块上都有指示灯，红的绿的黄的，一闪一闪的。
“最上面这个是处理器模块，也叫CPU。它是控制站的大脑，所有的控制逻辑都在这里面运行。横河的特点是处理器冗余——两个CPU同时运行，一个主用，一个备用。主用的坏了，备用的自动切换，零中断。”
肖枫凑近看，两个处理器模块并排装在一起，指示灯都是绿色的，表示运行正常。
“处理器下面是IO卡件。这些是系统的神经末梢——模拟量输入卡接收压力、温度、流量这些连续信号；模拟量输出卡输出阀门开度、变频器转速这些指令；开关量输入卡接收泵的运行状态、阀门的开关状态；开关量输出卡输出启停泵、开关阀的命令。”
老李指着不同的卡件，一一说明。
“横河的卡件跟别的厂家不太一样。他们的模拟量输入卡叫AAI卡，每个卡有16个通道。而且横河的卡件有内置的隔离功能，不需要外加安全栅。这是横河的一个优势——省空间，也省钱。”
“那安全栅呢？”肖枫问。
“横河的系统，安全栅集成在卡件里了。你看到卡件上面那一排端子了吗？现场电缆直接接在端子上，信号经过卡件内部的隔离电路，再到AD转换器。这样设计的好处是减少了一个中间环节，故障点少了，可靠性更高。”
老李又打开旁边一个机柜，里面是电源模块和通讯模块。
“这是横河系统的另一个特点——电源也是冗余的。两个电源模块并排，一个坏了另一个自动顶上。通讯模块也是冗余的——控制站之间的通讯是光纤环网，任何一个节点断了，数据从另一个方向走，不影响通讯。”
肖枫看着那一排排的机柜和模块，觉得横河的系统确实设计得很精致，每一个细节都考虑到了冗余和可靠性。
“横河的东西，做工确实好。”老李拍了拍机柜的门，“日本人的工艺精度高，元器件筛选严，所以他们的系统能用三十年不坏。但价格也贵——这一个处理器模块，就要好几万。一个IO卡件，也要一两万。备件成本太高了。而且现在有些老型号的卡件，有钱也买不到了。”
站在变化的节点上
回到班里，老李坐下来，拧开保温杯喝了口水。
“刚才说的那些，你都记住了吗？”
“大概记住了。”肖枫说，“横河的系统很稳定，设计也很精致，用了快三十年了。但备件越来越难买，维护成本越来越高。未来可能要换成国产的，可能是华为的。”
“总结得不错。”老李点了点头。
他靠在椅背上，看着窗外厂区的方向。
“你知道吗，我刚来的时候，这套系统还是新的。那时候觉得，这玩意儿真先进——电脑上点点鼠标，锅炉就烧起来了，汽轮机就转起来了。现在三十年过去了，这套系统还在跑，但已经老了。”
他转过头看着肖枫。
“你可能赶不上这套系统的尾巴了——它退休的时候，你也许已经能独当一面了。但你赶得上下一套系统的头——那套新的，不管是中控、和利时还是华为，将来都得你们年轻人来学、来管、来维护。”
“所以你现在学的这些，横河的架构、PID的控制、联锁的逻辑、卡件的原理——这些东西，换什么系统都不会变。把基础打牢了，以后换什么系统都不怕。”
肖枫点了点头。
他想起入职那天，老李问他“打算干多久”。他当时说“先干着看看”。现在他觉得，也许可以多干一阵子——至少把新系统学完。
周五下午，早班快结束的时候，老李问肖枫：“这周学的怎么样？”
“大概知道DCS是什么了。”肖枫说，“横河的系统很稳定，用了快三十年了。DCS的核心是控制、监视、报警、记录。硬件包括控制器、IO卡件、电源、通讯模块。信号从现场到中控室，中间经过电缆、安全栅、卡件、交换机。未来可能要换国产系统，可能是华为的。”
“总结得不错。”老李点了点头，“下周开始，你去中控室坐着，跟着操作工学看趋势、查报警。有什么不懂的，回来问我。”
“好。”
四点整，肖枫换了工服，走出厂区。夕阳挂在西边，把天边染成了橘红色。远处的烟囱还在冒着白色的水蒸气，在夕阳下像一根金色的柱子。
他回到宿舍，洗了个澡，躺在床上。
拿出手机，翻开笔记本，把这一周学的东西又看了一遍。
横河CENTUMVP，用了快三十年，快要退休了。未来几年，可能要换成国产的新系统。他刚好站在这个交接的节点上——旧系统的尾巴他没赶上，新系统的头他赶上了。
他又想起老李说的那句话：“把基础打牢了，以后换什么系统都不怕。”
他把笔记本合上，放在枕头旁边。
窗外那个嗡嗡的声音还在响。
他听着那个声音，慢慢睡着了。