Question

为什么DCS的控制柜要单独

Answer 1

、I/O总线

它把多种I/O信号送到控制器，由控制器读取I/O信号，I/O模件之间并不交换数据。I/O总线包括并行总线和串行总线。I/O总线的传输速率是不高的，从几十K到几兆不等，为了快速，最好是并行总线。采用并行总线，其I/O模件必须与控制器模件相邻。若采用串行总线，I/O模件和控制器之间的距离也要比较近才行。通常把控制器模件和I/O模件装在一个机柜内或相邻的机柜内。

2、现场总线

现场总线是90年代初发展起来的，远程I/O应该采用现场总线，如CAN、LONWORKS、HART总线。在DCS系统中，远程I/O采用HART总线比较多。比如现场的变送器，距离控制器机柜比较远，常把16个变送器来的信号编成一组，用HART总线把信号送到控制器，控制器同时读进16个变送器来的信号。采用现场总线，控制器和变送器两者距离可达1公里以上。

3、控制总线

把完成不同任务的三种控制器连在一条总线上，实现控制器之间的通讯，称为控制总线。在控制总线上的不同控制器的数量不受限制，在这一条总线上除控制器模件以外，还有DCS网络的接口模件。在控制总线上，控制器之间可以调用数据，使得模拟量和开关量之间的结合很好。控制总线不是DCS系统都具有，可以把各种控制器分别连到DCS网络上，控制器之间的数据调用通过DCS网络。控制总线的传输速率与I/O总线的传输速率相类似。通常是几十K到几兆之间。

DCS系统电缆布线规范

一、信号分类

电缆的合理布设可以有效地减少外部环境对信号的干扰以及各种电缆之间的相互干扰，提高DCS系统运行的稳定性。

信号分类如下：

1、Ⅰ类信号：热电阻信号、热电偶信号、毫伏信号、应变信号等低电平信号。

2、Ⅱ类信号：0～5V、1～5V、4～20mA、0～10mA模拟量输入信号;4～20mA、0～10mA模拟量输出信号;电平型开关量输入信号;触点型开关量输入信号;脉冲量输入信号;24VDC小于50mA的阻性负载开关量输出信号。

3、Ⅲ类信号：24V～48VDC感性负载或者电流大于50mA的阻性负载的开关量输出信号。

4、Ⅳ类信号：110VAC或220VAC开关量输出信号，此类信号的馈线可视作电源线处理布线的问题。

其中，Ⅰ类信号很容易被干扰，Ⅱ类信号容易被干扰，而Ⅲ和Ⅳ类信号在开关动作瞬间会成为强烈的干扰源，通过空间环境干扰附近的信号线。

二、信号电缆布设总体原则

1、对于Ⅰ类信号电缆，必须采用屏蔽电缆，有条件时最好采用屏蔽双绞电缆。

2、对于Ⅱ类信号，尽可能采用屏蔽电缆，其中Ⅱ类信号中用于控制、联锁的模入模出信号、开入信号，必须采用屏蔽电缆，有条件时最好采用屏蔽双绞电缆。

3、对于Ⅳ类信号严禁与Ⅰ、Ⅱ类信号捆在一起走线，应作为220V电源线处理，与电源电缆一起走线，有条件时建议采用屏蔽双绞电缆。

4、对于Ⅲ类信号，允许与220V电源线一起走线(即与Ⅳ类信号相同)，也可以与Ⅰ、Ⅱ类信号一起走线。但在后者情况下Ⅲ类信号必须采用屏蔽电缆，最好为屏蔽双绞电缆，且与Ⅰ、Ⅱ类信号电缆相距15cm以上。

为保证系统稳定、可靠、安全地运行，与DCS系统相连的信号电缆还必须保证：

1、Ⅰ类信号中的毫伏信号、应变信号应采用屏蔽双绞电缆，这样，可以大大减小电磁干扰和静电干扰。

2、条件允许的情况下，Ⅰ～Ⅳ类信号尽可能采用屏蔽电缆(或屏蔽双绞电缆)，还应保证屏蔽层只有一点接地，且要接地良好。

3、绝对禁止大功率的开关量输出信号线、电源线、动力线等电缆与直接进入DCS系统的Ⅰ、Ⅱ类信号电缆并行捆绑。

4、绝对禁止采用一根多芯电缆中的部份芯线用于传输Ⅰ类或Ⅱ类的信号，另外部分芯线用于传输Ⅲ类或Ⅳ类信号。

5、严禁同一信号的几芯线分布在不同的几条电缆中(如三线制的热电阻)。

因此，在现场电缆敷设中，我们必须有效地分离Ⅲ、Ⅳ类信号电缆、电源线等易产生干扰的电缆，使其与现场布设的Ⅰ、Ⅱ类信号的电缆保持在一定的安全距离(如15cm)以上。

三、现场电缆布设的几项规定

为了叙述方便，我们把Ⅰ、Ⅱ类信号电缆统称为信号电缆，把Ⅲ、Ⅳ类信号电缆和现场电源电缆统称为电源电缆。在有条件的场合，信号电缆和电源电缆应采用不同走线槽走线，在进入DCS机房(或机柜)时，也应尽可能相互远离。当这二种电缆无法满足分开走线要求时，它们必须都采用屏蔽电缆(或屏蔽双绞电缆)，且满足以下要求：

1、如果信号电缆和电源电缆之间的间距小于15cm时，必须在信号电缆和电源电缆之间设置屏蔽用的金属隔板，并将隔板接地。

2、当信号电缆和电源电缆垂直方向或水平方向分离安装时，信号电缆和电源电缆之间的间距应大于15cm.

对于某些干扰特别大的应用场合，如电源电缆上挂接电压为220V AC，电流在10A以上感性负载，而且电源电缆不带屏蔽层时，那么要求它与信号电缆的垂直方向间隔距离必须在60cm以上。

3、在两组电缆垂直相交时，若电源电缆不带屏蔽层，最好用厚度在1.6mm以上的铁板覆盖交叉部分。

DCS集散系统故障防范及维护措施

诸多故障实例表明，降低DCS系统的故障几率，必须做好DCS从选型设计到运行启停维护全方位工作。

1.DCS的选型设计调试

1.1系统和控制器的配置要重点考虑可靠性和负荷率(包括冗余度)指标。通讯负荷率必须控制在合理范围内，控制器的负荷率尽可能均衡，避免“高负荷”问题的发生。

1.2系统控制逻辑的分配，不宜过分集中在某个控制器上，主要控制器应采用冗余配置。

1.3电源设计必须合理可靠。注意电源设计的负荷率和电源的冗余配置方式，保证两路独立电源。

1.4注重DCS系统接口的可靠性，注意重要接口的接口方式和冗余度。

1.5 DCS系统接地按厂家要求执行，避免接地问题造成系统大面积故障。应注重考虑系统的抗干扰措施，I/O通道应强调隔离措施。重视电缆质量与屏蔽，重要信号及控制使用计算机专用通讯屏蔽电缆。

1.6根据设备运行特点和各种工况下机组处理紧急故障的要求，配置操作员站和后备手操装置。紧急停机停炉按钮配置，应采用与DCS分开的单独操作回路。

1.7对于保护系统，采用多重化信号摄取法。合理使用闭锁条件，使信号回路具有逻辑判断能力。

1.8调试期间按照调试大纲、办法，对所有逻辑、回路、工况进行测试，确保各参数设置正确合理。

2.DCS运行、启停维护

2.1做好维护准备工作

DCS系统的维护需做好以下准备工作：

(1)维护人员应熟悉DCS系统结构和功能构成，了解系统设备硬件知识，熟练掌握DCS组态软件。

(2)系统备份：包括操作系统、控制系统软件、逻辑组态，确保数据完整和最新。优先采用光盘，使用移动硬盘、U盘等保证专盘专用。

(3)硬件储备:对易损、使用周期短的部件和关键部件作适量的备份，保证各类型卡件、模块备品不少于1个，并按照制造厂要求存放，如有条件应对备品进行校验。

(4)整理产品售后服务范围、时间表，形成DCS厂家、设计调试单位技术支持通信录。

2.2日常维护

系统的日常维护是DCS稳定运行的基础，主要包括以下几点：

(1)根据25项反措要求、DL/T774检修维护规程等文件规定，完善DCS系统管理制度。

(2)电子间封闭良好，保证温湿度、空气洁净度符合制造厂规定。可将电子间的环境温度信号引入DCS监测。

(3)每天检查系统各机柜风扇是否工作正常，风道有无阻塞。

(4)保证系统供电电源质量且为两路电源可靠供电，当任一电源失去即报警。

(5)电子间禁止使用无线通讯工具，避免电磁场对系统的干扰，避免拉动或碰伤设备连接电缆和通讯电缆等。

(6)规范DCS系统软件和应用软件管理，软件的修改、更新、升级必须履行审批授权及负责人制度。做好主机USB端口、光驱等的封闭管理工作。

(7)做好各控制回路的PID参数、调节器正反作用等系统数据记录工作。

(8)检查控制主机、显示器、鼠标、键盘等硬件是否完好，画面是否正常。查看故障诊断画面，是否有故障提示。

(9)DCS设备包括DPU、人机接口站等上电应按照一定次序逐一进行，每台设备上电观察正常后再进行下一设备操作。

(10)定期对DCS主系统及与主系统连接的所有相关系统的通信负荷率进行在线测试。检查冗余主从设备状态，条件许可时或定期进行主从设备切换。

(11)对重要组态页进行中文描述;编制试验操作卡并保证随时更新。规范DCS组态作业，运行中尽量不做重大组态修改。

(12)定期逐台重新启动所有人机接口站一次(建议2、3个月左右)，以消除计算机长期运行的累计误差。

2.3停运维护

机组检修期间应对DCS系统应进行彻底的维护，主要包括:

(1)利用机组检修时间逐个复位DCS系统的DPU、CPU和操作员站及数据站;删除组态中的无效I/O点，对组态进行优化。

(2)系统冗余测试:对冗余电源、服务器、控制器、通讯网络进行冗余测试。注意系统各设备停电时，主从设备切换、网络、人机接口站是否正常;系统检修重新上电后对各设备进行切换测试。