摘 要：本文主要闡述了編寫(xiě)系統(tǒng)的、完整的操作手冊(cè)在新建發(fā)酵類自動(dòng)化生產(chǎn)線中的必要性、編寫(xiě)人員需具備的能力、編制過(guò)程、編制要求、需使用的文件材料、編制內(nèi)容及各部分編寫(xiě)中應(yīng)注意的方面等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：操作手冊(cè);自動(dòng)化;控制回路

1 現(xiàn)狀與改進(jìn)思路

目前很多工程公司在實(shí)施發(fā)酵類自動(dòng)化工廠建設(shè)時(shí)，都不重視系統(tǒng)的、完整的操作手冊(cè)編制工作?；緫{借其與工藝人員的口頭和（或）書(shū)面溝通來(lái)確定工藝運(yùn)行流程，再由自動(dòng)化專業(yè)人員根據(jù)其理解來(lái)轉(zhuǎn)化為編程語(yǔ)句。這樣導(dǎo)致的結(jié)果是效率低下，可靠性不高，可復(fù)制性不強(qiáng)，最終的質(zhì)量很大程度上取決于實(shí)施團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)和能力。對(duì)于后期的工廠運(yùn)行及改造也是極為不利的。因此編寫(xiě)一套系統(tǒng)的、完整的操作手冊(cè)對(duì)于一個(gè)高質(zhì)量的自動(dòng)化工廠尤為重要。

操作手冊(cè)的編寫(xiě)涉及范圍廣、專業(yè)性要求高，因此編寫(xiě)人員需具備長(zhǎng)期的工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，熟悉工藝流程，組織實(shí)施過(guò)完整自動(dòng)化生產(chǎn)線的調(diào)試工作，懂得自動(dòng)化及儀表的專業(yè)知識(shí)，了解所使用的DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線及現(xiàn)場(chǎng)儀表閥門的控制等。

2 操作手冊(cè)概述

通常，操作手冊(cè)有初版和終版。初版的編制是在完成項(xiàng)目的技術(shù)交流及與關(guān)鍵設(shè)備及成套設(shè)備供應(yīng)商的澄清和交流之后。編制完成后的初版會(huì)交由建設(shè)單位的工藝人員及自控人員確認(rèn)。經(jīng)過(guò)修正并確認(rèn)后的初版會(huì)用于編程公司編程。在編程完成后，有編制人員參與的FAT見(jiàn)注釋①將在編程公司進(jìn)行，根據(jù)實(shí)際調(diào)試結(jié)果考慮是否安排第二次FAT。如果改動(dòng)很小，則一次FAT就可以了。等整個(gè)項(xiàng)目安裝完成，具備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后，編寫(xiě)人員必須到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水試，成功后進(jìn)行整個(gè)生產(chǎn)線的帶物料調(diào)試。在調(diào)試后，需要根據(jù)調(diào)試中修正的部分進(jìn)行整理，完成后形成終版的操作手冊(cè)，交付給建設(shè)單位，以便建設(shè)單位存檔，并做后期改造時(shí)參考。

3 操作手冊(cè)編制材料及內(nèi)容

在準(zhǔn)備操作手冊(cè)時(shí)我們需要用到以下文件：

（1）工藝描述。

（2）PFD見(jiàn)注釋②。

（3）UFD見(jiàn)注釋③。

（4）P&ID見(jiàn)注釋④。

（5）成套系統(tǒng)的相關(guān)資料，如P&ID，操作和維護(hù)手冊(cè)（例如分離機(jī)系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)等）。

（6）I/O清單 。

該操作手冊(cè)通常用Microsoft Word文檔整理，方便使用及修改。

操作手冊(cè)的結(jié)構(gòu)和涵蓋的內(nèi)容如下：

（1）總述。該部分寫(xiě)明手冊(cè)編寫(xiě)的目的、用途、內(nèi)容等。

（2）工藝描述。該部分寫(xiě)明各個(gè)單元的運(yùn)行流程。

（3）各單元的控制要求及功能描述。該部分列出各單元需要實(shí)現(xiàn)的控制功能，這是第5、6部分的基礎(chǔ)。

（4）自動(dòng)化要求。該部分定義工藝控制所需的各種不同的控制回路類型及顯示界面安排。

所有與運(yùn)行相關(guān)的回路都應(yīng)當(dāng)在運(yùn)行總覽中展示出來(lái)。用戶可以通過(guò)選擇總覽中的回路來(lái)進(jìn)入控制回路。

控制回路上顯示的信息取決于回路類型，可以通過(guò)程序來(lái)修改（自動(dòng)）或者操作員（手動(dòng)）或者聯(lián)鎖。

下面按回路類型進(jìn)行描述：

1）單回路。采用模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)順序控制，計(jì)算，監(jiān)控和/或報(bào)警。

顯示的信息為設(shè)定值、報(bào)警設(shè)定和曲線。

2）控制回路。模擬信號(hào)的輸出受模擬輸入（現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)）和設(shè)定值的控制。

設(shè)定值可以是一個(gè)固定參數(shù)（單元件控制），來(lái)自另一個(gè)控制器的多變量控制（串級(jí)控制）或者運(yùn)算變量控制。

在串級(jí)控制中，存在主從控制器。從控制器的設(shè)定點(diǎn)由主控制器的輸出調(diào)節(jié)。

在運(yùn)算變量控制中，設(shè)定值為計(jì)算數(shù)值或配方數(shù)據(jù)， 譬如配置表里的數(shù)據(jù)。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以用于報(bào)警，順序控制條件和/或聯(lián)鎖。而且現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入到曲線或者報(bào)表，也可以用于提醒和警示操作人員。

在控制回路上顯示如下信息：現(xiàn)場(chǎng)值、設(shè)定值、輸出值、報(bào)警設(shè)置、輸出模式（手動(dòng)/自動(dòng)）、設(shè)定值方式（外部/內(nèi)部）、曲線、PID控制設(shè)置。

3）離散閥門類。帶1，2個(gè)位置開(kāi)關(guān)的閥門可用程序語(yǔ)句，外部信號(hào)或者操作人員進(jìn)行控制。

顯示信息為：模式（手動(dòng)/自動(dòng)）、狀態(tài)（開(kāi)/關(guān)）。

4）電機(jī)類。這類回路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶反饋的電機(jī)的控制并指示電機(jī)狀態(tài)。反饋用于報(bào)警。

顯示信息為：模式（手動(dòng)/自動(dòng)）、狀態(tài)（開(kāi)/關(guān)）。

控制回路、曲線和報(bào)警信息在不同的界面顯示。根據(jù)回路類型，可顯示的狀態(tài)也有區(qū)別，按下表的原則實(shí)現(xiàn)：

5）控制語(yǔ)句目錄。該部分按單元列出所有的控制語(yǔ)句目錄。

6）詳細(xì)的控制語(yǔ)句。該部分給出詳細(xì)的控制語(yǔ)句作為編程公司的編程依據(jù)。

下面給出一個(gè)回收水的運(yùn)行語(yǔ)句編寫(xiě)示例，供格式參考：

6.38. Op 32： 回收水

Op32 Sq1： 啟動(dòng)回收水系統(tǒng)

必備條件：

見(jiàn)7.5. 程序聯(lián)鎖

低壓蒸汽正常

手動(dòng)閥 32001 已打開(kāi) ！ 32-T-01 出口

手動(dòng)閥 32006 已打開(kāi) ！ 32-P-03 出口

手動(dòng)閥 32007 已打開(kāi) ！ 32-E-04 低壓供氣

手動(dòng)閥 32009 / 32013 / 32763 已打開(kāi)！ 32-E-04 回流

關(guān)閉閥門 FV-32216 ！ CIP#3 回流

關(guān)閉閥門 FV-32213 ！ 排污

打開(kāi)閥門 FV-32214 ！ 循環(huán)

等待到 LI-32404 > 10 %或者 Op32 Sq2 運(yùn)行

如果Op32 Sq2 運(yùn)行， 那么：

跳轉(zhuǎn)到結(jié)束

啟動(dòng)泵 32-P-03 ！ 回收水泵

設(shè)置閥門 FV-32204 （FO） 為自動(dòng) ！ 32-E-04 排污

設(shè)置 TCV-32704 為手動(dòng) （50 %）

設(shè)置 TCV-32704 由TIC-32704自動(dòng)控制

（s.p. = “回收水溫度” ?C）

等待 Op32 Sq2 Step2 運(yùn)行 ！ 停止回收水系統(tǒng)

Op32 Sq1結(jié)束

Op32 Sq2： 停止回收水系統(tǒng)

必備條件：

見(jiàn) 7.5. 程序聯(lián)鎖

第一步： 停止回收水系統(tǒng)信息提示

顯示 “需要使用回收水.

停止. 取消”

等待操作人員選擇

取消信息顯示

如果選擇取消， 那么：

跳轉(zhuǎn)到Op32 Sq2結(jié)束

第二步： 停止回收水系統(tǒng)

設(shè)置閥門 FV-32204 （FO） 為自動(dòng) ！ 32-E-04 排污

設(shè)置TCV-32704為手動(dòng) （0 %）

停止泵 32-P-03 ！ 回收水泵

關(guān)閉閥門 FV-32214 ！ 循環(huán)

Op32 Sq2 結(jié)束

7）聯(lián)鎖表。該部分列出各種情況的連鎖。

泵、風(fēng)機(jī)、容器類聯(lián)鎖優(yōu)先于攪拌器、過(guò)程聯(lián)鎖。

對(duì)于所有防混閥，用于閥座清洗的電磁閥（A和B）將相互聯(lián)鎖防止同時(shí)打開(kāi)。

8）顯示界面要求。該部分詳細(xì)定義界面的元素種類、不同回路的各種參數(shù)顯示的要求以及各單元需包括的顯示界面。

9）批處理管理。該部分首先介紹批處理，然后分別列出可獨(dú)立于批次的程序及需要在批處理中運(yùn)行的程序，再給出批處理的名稱規(guī)范，最后給出各個(gè)批處理的方框圖。

10）發(fā)酵控制。該部分列出工藝人員提供的對(duì)發(fā)酵過(guò)程的所有控制參數(shù)及控制曲線要求。

11）報(bào)表管理要求。該部分由使用單位根據(jù)自己的生產(chǎn)管理要求給出各種報(bào)表的樣式及要求。

12）I/O表。該部分由電儀人員整理提供，包含所有現(xiàn)場(chǎng)控制的I/O點(diǎn)的信息。

13）P&ID。該部分給出所有的P&ID圖。他們是在與使用單位充分的技術(shù)交流并與關(guān)鍵、成套設(shè)備的供應(yīng)商做了技術(shù)澄清后整理的用于指導(dǎo)編制各施工資料的版本。

14）健康，安全與環(huán)境（HSE）。該部分主要介紹相關(guān)設(shè)施的HSE情況。

健康：

該部分講人們的健康，他們?cè)趶S里工作，在工廠周圍生活， 工廠的管理應(yīng)充分考慮員工的健康。 生活在工廠周圍的生物的健康也應(yīng)加以考慮。例如，那些受工廠影響的水下生物。

該部分中，應(yīng)提供工廠/單位使用的化學(xué)品的毒性狀況，人類和其他動(dòng)物可接受的噪音水平，火災(zāi)和爆炸造成的傷害程度，應(yīng)對(duì)傷害的急救措施等。

安全：

該部分涉及在整個(gè)使用壽命期間的安全，包括其開(kāi)車，運(yùn)行和停車。 該部分應(yīng)涉及工廠日常運(yùn)行中可能遇到的危害，還應(yīng)闡述預(yù)防事故的安全措施。

一些常見(jiàn)的危險(xiǎn)可能是由于有害物質(zhì)溢出，泄漏或破裂，靜電累積，高處墜落，表皮暴露于高溫引起的燒傷，取樣時(shí)暴露在有毒物質(zhì)下，堆放易燃固體垃圾（木材，紙張，布料等）。

安全措施包括：

對(duì)一些操作，例如采樣、旋轉(zhuǎn)機(jī)械的定期維護(hù)，應(yīng)有特殊的步驟;

實(shí)行高溫作業(yè)和受限空間工作許可證制度;

使用個(gè)人防護(hù)用品（安全帽，勞保鞋，護(hù)目鏡，耳罩，呼吸器等）的;

提供指示現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)類型的指示牌;

定期打掃;

緊急撤離方案;

環(huán)境：

該部分描述根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆煞ㄒ?guī)和規(guī)章制度，所排放有害的固體，液體和氣體廢物的指標(biāo)。

15）附錄1 現(xiàn)場(chǎng)控制柜。該部分列出各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制柜的指示燈用途及按鈕用途。

16）附錄2 參數(shù)表。該部分提供過(guò)程控制系統(tǒng)運(yùn)行所需的所有設(shè)定值。

17）附錄3 通訊信號(hào)。該部分提供DCS系統(tǒng)與其它獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)之間的通訊模式及信號(hào)交換規(guī)劃。

18）附錄4 固定配方的配置數(shù)據(jù)。該部分提供10套發(fā)酵風(fēng)量、發(fā)酵溫度及壓力的每小時(shí)自動(dòng)設(shè)定的賦值表

19）附錄6 接種數(shù)量計(jì)算.該部分提供接種量的計(jì)算公式。

Q = （100*RQ/DM） / （D * （c/1000））

設(shè)定值 （“接種量” kg） = Q （kg） （用于DCS的數(shù)量）

配方量 = RQ （kg） （配方中的用量， 干物質(zhì)100%）

濃度= c （g/l） （化驗(yàn)室提供， 過(guò)濾）

干物質(zhì) = DM （%） （化驗(yàn)室提供， 過(guò)濾后濾餅）

密度 = D （kg/l） （化驗(yàn)室提供）

20）附錄7 發(fā)酵風(fēng)機(jī)控制。該部分提供磁懸浮風(fēng)機(jī)的運(yùn)行組合以滿足通風(fēng)要求。

注釋：

①FAT：工廠驗(yàn)收測(cè)試。

②PFD：過(guò)程流程圖。

③UFD：公用工程流程圖。

④P&ID：管道和儀表圖。

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作者簡(jiǎn)介：楊春（1976-），男，湖北宜都人，本科，從事電氣及自動(dòng)化工作。