第八讲 自动化系统的工期和质量的保证

在把自动化系统抵现场以前，在仿真环境完成自控软件（PLC、DCS代码）的校验、测试、调试和优化，可以缩短现场调试时间及工期。在仿真环境下，对自控软件进行全面的测试，并且可以在生产硬件设备正常条件或硬件出现故障的条件下，进行全面测试，就可以提高自控工程的质量和可靠性。
国际上已经普遍采用在设备进驻现场之前校验测试自控系统的设计。工程一开始，就对控制提出要求，通过仿真方法建立现场对象的形象化模型，在仿真环境中对自控软件进行校验和测试是最好的解决方案。一些国外硬件供应商通常自带仿真工具能单独仿真控制代码部分，往往缺乏完整环境的仿真手段，无法进行集成测试和系统测试。
如果在设备抵现场以前，对控制系统的设备和控制软件没有进行很好的测试，造成很大损失也不是没有先例，如法国标致汽车厂，世界各地共有十二条生产线，其中有一条生产线的调试总也调试不好，而其他十一条都已经调试好，准备投产。投产的时间已经不能再等，否则造成的损失更大，不得意，只能把这一条生产线废掉。我国类似的例子也不是很少。如电厂爆炸的事件时有发生。从目前自动化水平来看，应该把各种故障在实验室模拟。通过模拟，想出消除故障的办法。采用仿真设计方法，现场调试时间是原来的1/8到1/10。
2000年以来，我们自编了一些测试软件，在以FIX和IFIX为SCADA的系统中，在元宝山电厂、叙永电厂采用软件测试，在出厂前，采用FIX和IFIX的中的一些功能，编制被控对象的模型，实际的PLC的控制器，IFIX作为监控软件，连成系统。在实验室调整以后，设备再进现场。经过实践证明，测试软件是现场调试时间内高效、高质量完成自控工程的保证。现场调试时间能缩短在几周时间，大约是原来的1/4到1/6。虽然自编软件没有达到完善的程度，但比原来老式的自控工程完全依赖现场调试方法要好得多。老式调试方法，在现场调试的时间很长。依靠长期在现场工作，才能培养出应付现场调试的技术人员。即使是研究生，如果没有在现场工作过，也会对现场有恐惧心理。由于新毕业的学生没有现场经验，使得部分企业的一部分管理者得出研究生不如大学生，大学生不如大专生的不正确的观点。
我国国产DCS，蓬勃发展，如北京和利时、浙大中控、上海华文、北京国电智深、山东鲁能等，DCS的开发和制造都已达到不小的规模。虽然我国还有少数人员在思想上还不能接受国产DCS，但在客观上，由于国产DCS的存在，不仅使得进口的DCS的价格也慢慢的趋向合理，而且国产DCS不但价格合理，得到大部分企业的赞扬。已经普遍应用于电力、冶金、食品、建材和化工等不同行业。在现场使用证明，国产DCS是能满足现场要求的。在自主创新的号召下，DCS会得到更大的发展。如果与软件测试相配合，我国DCS的发展会更快。把大部分故障解决在设备抵现场之前。
现场调试时间的长短，与工程技术人员的水平有关，但是，如果在去现场之前，在实验室就能发现并更正绝大多数的设计错误，及其复杂环境产升各种干扰的模拟，其中包括设备的破坏性试验，也都可以在实验室做模拟，并能提高调试人员的调试水平，从而达到缩短现场安装调试时间。以前，总是依赖现场调试，在现场调试时间几个月至半年是常见的。我们还看到有的一些工程公司在现场调试时，现场的问题总是层出无穷，使得现场调试时间不断加长，甚至一个300MW的电厂的自控工程在现场调试时间达到1年以上，而且个别调试人员还不能撤出工厂。这样，不但消耗人力和精力，而且，自控工程还会延误工期，影响整个工程的投入时间。由于自动化不能及时投运，使工程付出极大代价也曾发生。
仿真试验的优点是显著的，除缩短现场调试时间外，还有如下优点：
1， 提高控制质量和精度
控制质量的好坏是和控制代码的质量有关的，而控制代码的质量是要靠完备的测试来保障的。
在仿真环境下，在实验室有充裕时间进行理想条件下的测试，提高设计质量。
在仿真环境下，还可以引入各种异常、失灵情况，对设计进行非理想条件下的破坏性测试。
在仿真环境下，改变环境及生产条件，测试设计反应。
在仿真环境下，虚拟机100%可用。
2， 设计人员和最终用户之间提供一个直观的交流平台。在到现场以前消除两者之间的分歧，进行必要的设计修改。
3， 使设备选型更加合理。设备选型我国曾经付出代价，由于选型不合理，经常出现死机。为了消除死机，选择更高一档的主机， 从而引起不必要的浪费。
4， 技术人员提前进行培训，提高调试、维护、操作等水平。我国过分依赖现场调试，使得高水平的现场调试人员很缺乏。大学毕业生没有2-4年的现场锻炼不能胜任工作。
5， 对危险区域也能模拟，更加合理使用设备。如是否需要防爆等。
关于仿真软件，我国已经有一些自编软件，用于工程，但形成的产品不多。电厂的仿真主要是培训运行人员。而不是控制系统的设计者。在仿真方面与国际上还有一定的距离。目前TNI软件公司，开发出一个称为ControlBuild的软件，它是工业自控软件领域的一个全流程设计软件。虽然价格不非，但在推进我国仿真事业，改变我国设计人员的观念，有一定的帮助。它有汉化软件，全面支持IEC61131-3编程标准。它能帮助自控系统集成商按时、高质量并符合预算地完成自控工程。尤其我国在与出口工程配套的自控系统将有很大的帮助。对于即将从事自动化的本科生、研究生尽快适应现场环境将会有很大的帮助。
不过，即使采用了这个软件，仍有许多工作要作，如被控对象模型的建立，故障模型的建立等。另外，测试软件的标准化，模型作到一次建立，多次使用等问题，都需要企业领导、从事自动化的技术人员和软件人员的努力来完成的。