精選 | DCS系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算、系統(tǒng)組態(tài)流程和方法
精選 | DCS系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算、系統(tǒng)組態(tài)流程和方法
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DCS控制系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)通常由設(shè)計(jì)院統(tǒng)計(jì)提供, DCS系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)是儀表專業(yè)I/O點(diǎn)數(shù)、電氣專業(yè)I/O點(diǎn)數(shù)和DCS系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的通訊點(diǎn)數(shù)總和。 準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)電氣和儀表I/O點(diǎn)數(shù)可避免電氣和儀表專業(yè)出現(xiàn)協(xié)調(diào)不一致的問題,準(zhǔn)確的DCS點(diǎn)數(shù)能為使用單位決策DCS系統(tǒng)品牌和DCS系統(tǒng)造價(jià)提供依據(jù)。
本文結(jié)合實(shí)例把DCS系統(tǒng)組態(tài)的步驟、方法和基本思路做科普介紹,希望廣大工控從業(yè)人員能達(dá)到融會(huì)貫通的目的,輕松搞定DCS系統(tǒng)組態(tài)工作。
01
DCS系統(tǒng)AI輸入點(diǎn)數(shù)如何計(jì)算
AI指進(jìn)入DCS系統(tǒng)或PLC的模擬量輸入信號(hào)。從現(xiàn)場(chǎng)可以直接輸入DCS系統(tǒng)的AI輸入信號(hào)有熱電偶(J、K、T、N、E、R、S和B分度號(hào)熱電偶)、熱電阻信號(hào)(Cu50、Cu100、Pt100和Pt50分度號(hào))、標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)(4-20mA、0-20mA)、標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)(1-5V、0-5V和0-10V)和脈沖信號(hào);其他形式的信號(hào)如需送入DCS系統(tǒng),則要用信號(hào)隔離器、電流變送器、電壓變送器等信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA或1-5V在送入DCS系統(tǒng)。
①熱電偶AI輸入點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) 單支裝配式熱電偶或者單支鎧裝熱電偶按1個(gè)AI點(diǎn)計(jì)算;雙支裝配式熱電偶或者雙支鎧裝熱電偶需要在DCS系統(tǒng)顯示同一測(cè)點(diǎn)的兩個(gè)傳感器溫度按2個(gè)AI點(diǎn)計(jì)算,只顯示該測(cè)點(diǎn)的一個(gè)溫度按1個(gè)AI點(diǎn)計(jì)算;單支多點(diǎn)熱電偶或多點(diǎn)熱電偶常用于監(jiān)測(cè)同一測(cè)點(diǎn)不同部位溫度,熱電偶有幾個(gè)測(cè)量點(diǎn)則計(jì)算幾個(gè)點(diǎn)熱電偶AI輸入。
②熱電阻AI輸入點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) 熱電阻AI輸入點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)方法和熱電偶AI輸入點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)方法相同。
③標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓AI輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì) 每一路送入DCS系統(tǒng)的4-20mA、0-2mA、0-5V、1-5V或0-10V信號(hào)分別計(jì)算1個(gè)AI點(diǎn),同時(shí)統(tǒng)計(jì)該輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的量程范圍。二線制變送器(包括溫度變送器、壓力變送器、液位變送器、流量變送器等)因涉及DC24V供電,最好單獨(dú)統(tǒng)計(jì)AI點(diǎn)數(shù),方便DCS系統(tǒng)集成接線。 特別說(shuō)明:在現(xiàn)場(chǎng)顯示的壓力表、雙金屬溫度計(jì)、玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)等現(xiàn)場(chǎng)儀表不進(jìn)入DCS系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)計(jì)算。
02
DCS系統(tǒng)AO輸出點(diǎn)數(shù)如何計(jì)算
AO指DCS系統(tǒng)或PLC發(fā)出的控制現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備的模擬量輸出信號(hào)。AO輸出一般有4-20mA、0-20mA、0-5V、1-5V和0-10V五種類型,4-20mA為最常用DCS系統(tǒng)AO輸出,AO輸出通常接入電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變頻器、電力調(diào)整器和工業(yè)控制模塊等設(shè)備,通常每一個(gè)被控對(duì)象對(duì)應(yīng)一路AO輸出,AO輸出點(diǎn)數(shù)與被控設(shè)備數(shù)量相同。
03
DCS系統(tǒng)DI輸入點(diǎn)數(shù)如何計(jì)算
DI指進(jìn)入DCS系統(tǒng)或PLC的開關(guān)量輸入信號(hào), DI輸入必須是無(wú)源觸點(diǎn)、TTL或CMOS電平信號(hào) ,DI進(jìn)入DCS系統(tǒng)或PLC后常會(huì)接通DC24V或者DC48V查詢電壓。
儀表專業(yè)DI輸入通常來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)電接點(diǎn)壓力表、電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)、電接點(diǎn)水位計(jì)、液位開關(guān)、流量開關(guān)、火焰檢測(cè)、電接點(diǎn)水位計(jì)等儀表的報(bào)警觸點(diǎn),每一個(gè)報(bào)警觸點(diǎn)接入DCS系統(tǒng)時(shí)計(jì)算為一個(gè)點(diǎn)DI輸入。電氣專業(yè)DI點(diǎn)數(shù)計(jì)算較為復(fù)雜,文章后面專門介紹。
04
DCS系統(tǒng)DO輸出點(diǎn)數(shù)如何計(jì)算
DO指DCS系統(tǒng)或PLC發(fā)出的控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開關(guān)量輸出信號(hào),通常通過中間繼電器再接入其他不同電壓等級(jí)的用電設(shè)備。儀表專業(yè)DO輸出常用于控制外部指示燈、電磁閥、聲光報(bào)警器、電氣控制和多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、接觸器等設(shè)備。DCS系統(tǒng)控制不同設(shè)備其所需要的DO輸出點(diǎn)數(shù)不同,以下是常見被控對(duì)象I/O點(diǎn)數(shù): ①開關(guān)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu):每臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位反饋4-20mA計(jì)算AI輸入1點(diǎn),閥門正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)控制計(jì)算DO輸出2個(gè)點(diǎn),閥門開到位/閥門關(guān)到位信號(hào)計(jì)算DI輸入2個(gè)點(diǎn) ,閥門開過力矩/關(guān)過力矩故障信號(hào)計(jì)算DI輸入2點(diǎn)。 ②開關(guān)型多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(AC380V電源): 每臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位反饋4-20mA計(jì)算AI輸入1點(diǎn)(如無(wú)反饋信號(hào)則不計(jì)算該AI點(diǎn)數(shù)),閥門正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)控制計(jì)算DO輸出2個(gè)點(diǎn),閥門開到位/閥門關(guān)到位(限位開關(guān))計(jì)算DI輸入2個(gè)點(diǎn),執(zhí)行器開過力矩/關(guān)過力矩故障信號(hào)計(jì)算DI輸入2點(diǎn)。
③調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu):每臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位反饋計(jì)算AI輸入1點(diǎn),閥門控制信號(hào)計(jì)算AO輸出1個(gè)點(diǎn),執(zhí)行器故障報(bào)警信號(hào)計(jì)算AI輸入1個(gè)點(diǎn)(故障報(bào)警常見于智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),如無(wú)故障報(bào)警信號(hào)則不計(jì)算AI點(diǎn)數(shù))。 ④調(diào)節(jié)型多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu):每臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位反饋計(jì)算AI輸入1點(diǎn),執(zhí)行器4-20mA控制信號(hào)計(jì)算AO輸出1個(gè)點(diǎn),ESD緊急控制信號(hào)計(jì)算DO輸出1個(gè)點(diǎn)(ESD緊急控制信號(hào)常見于智能型多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),如無(wú)此功能則不計(jì)算該DO點(diǎn)數(shù)),開過力矩/關(guān)過力矩報(bào)警信號(hào)計(jì)算DI輸入點(diǎn)數(shù)2點(diǎn)。 ⑤變頻器:每臺(tái)變頻器頻率反饋計(jì)算AI輸入點(diǎn)數(shù)1點(diǎn),頻率給定信號(hào)計(jì)算AO輸出1個(gè)點(diǎn),運(yùn)行/停止給定指令計(jì)算DO輸出1個(gè)點(diǎn),變頻器故障報(bào)警計(jì)算DI輸入1個(gè)點(diǎn),故障復(fù)位計(jì)算1個(gè)DO輸出1個(gè)點(diǎn),變頻器運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算DI輸入1個(gè)點(diǎn)。 如果變頻器與通訊方式與DCS系統(tǒng)連接,則只需要計(jì)算1個(gè)通訊點(diǎn),不需要計(jì)算其他點(diǎn)數(shù)。 ⑥如DCS系統(tǒng)外接電磁閥、指示燈、接觸器等設(shè)備,每個(gè)設(shè)備計(jì)算DO輸出1點(diǎn)(如多個(gè)設(shè)備共用一個(gè)控制信號(hào),通常通過增加中間繼電器觸點(diǎn)方式完成,只需要計(jì)算1個(gè)DO輸出)。
05
電氣專業(yè)如何計(jì)算DCS系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)
①常規(guī)電氣控制的DCS系統(tǒng)點(diǎn)數(shù) 最簡(jiǎn)單的電機(jī)控制回路需要2個(gè)點(diǎn)DI輸入,1個(gè)點(diǎn)DO輸出。每個(gè)回路運(yùn)行狀態(tài)(來(lái)自于接觸器輔助觸點(diǎn))計(jì)算DI輸入1個(gè)點(diǎn),啟動(dòng)/停止控制信號(hào)(接接觸器線圈)計(jì)算DO輸出1個(gè)點(diǎn),故障信號(hào)(來(lái)自熱繼電器或者電機(jī)保護(hù)器過載信號(hào))計(jì)算DI輸入1個(gè)點(diǎn)。 電機(jī)回路如需要電流顯示和就地/遠(yuǎn)傳控制,除計(jì)算2個(gè)DI、1個(gè)DO外,電流信號(hào)(來(lái)自電流變送器)計(jì)算AI輸入點(diǎn)數(shù)0-3個(gè)點(diǎn)(小功率電機(jī)通常不用監(jiān)測(cè)電流,則不計(jì)算該AI輸入點(diǎn)數(shù);大功率三相電機(jī)有幾相電流需要送入DCS顯示就計(jì)算幾個(gè)AI輸入點(diǎn),必須將每一路0-5A電流信號(hào)經(jīng)電流變送器轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)送DCS,最多3個(gè)點(diǎn));如電機(jī)需多地控制,則控制地點(diǎn)選擇開關(guān)計(jì)算1個(gè)DI輸入。 下圖是余熱發(fā)電項(xiàng)目GGD電氣柜、現(xiàn)場(chǎng)操作箱和DCS系統(tǒng)三地控制的電氣二次控制原理圖舉例
電機(jī)控制二次回路功能說(shuō)明:電氣柜、現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的停止按鈕能在任何狀態(tài)下讓電機(jī)停止運(yùn)行;控制地點(diǎn)選擇開關(guān)可以選擇“本柜控制”、“現(xiàn)場(chǎng)控制”和“DCS控制”,選擇開關(guān)對(duì)應(yīng)位置的啟動(dòng)按鈕能啟動(dòng)電機(jī);選擇開關(guān)在“DCS控制”時(shí),在DCS系統(tǒng)上才能進(jìn)行電機(jī)啟動(dòng)/停止操作。 電氣元件說(shuō)明:二次原理圖中1SS為電氣柜上的停止按鈕,1SS1為現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的停止按鈕;1SB為電氣柜上的啟動(dòng)按鈕,1SB1為現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的啟動(dòng)按鈕;DO為DCS系統(tǒng)啟動(dòng)/停止控制輸出觸點(diǎn);1HR5為電源指示燈;1HR為電氣柜上的運(yùn)行指示燈,1HR1為現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的運(yùn)行指示燈;1HG為電氣柜上的停止指示燈,1HR1為現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的停止指示燈;1KK為操作地切換開關(guān);1KH為熱繼電器;1KM為接觸器;1KA為中間繼電器;1FU為二次回路保險(xiǎn)。 ②降壓?jiǎn)?dòng)電氣控制的DCS系統(tǒng)點(diǎn)數(shù) 每個(gè)降壓?jiǎn)?dòng)回路電機(jī)全壓運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)(來(lái)自于主接觸器1KM1輔助觸點(diǎn))計(jì)算DI輸入1個(gè)點(diǎn),DCS啟動(dòng)/停止控制信號(hào)(接接觸器線圈)計(jì)算DO輸出1個(gè)點(diǎn),電氣故障信號(hào)(來(lái)自熱繼電器或者電機(jī)保護(hù)器過載信號(hào))計(jì)算DI輸入1個(gè)點(diǎn),電機(jī)電流信號(hào)(來(lái)自三相電流變送器)計(jì)算AI輸入點(diǎn)數(shù)3個(gè)點(diǎn)(電機(jī)A、B、C相電流變送器);如電機(jī)需多地控制,則控制地點(diǎn)選擇開關(guān)狀態(tài)(選擇DCS系統(tǒng)控制時(shí))計(jì)算DI輸入1個(gè)點(diǎn)。 下圖是余熱發(fā)電項(xiàng)目GGD電氣柜、現(xiàn)場(chǎng)操作箱和DCS系統(tǒng)三地控制的降壓?jiǎn)?dòng)二次回路控制原理圖
③變頻器控制的DCS系統(tǒng)點(diǎn)數(shù) 每個(gè)變頻器運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)(來(lái)自于中間繼電器觸點(diǎn))計(jì)算DI輸入1個(gè)點(diǎn),DCS系統(tǒng)啟動(dòng)/停止控制信號(hào)(接中間繼電器線圈)計(jì)算DO輸出1個(gè)點(diǎn), 變頻故障信號(hào)(來(lái)自變頻器)計(jì)算DI輸入1個(gè)點(diǎn),故障復(fù)位計(jì)算DO輸出1個(gè)點(diǎn),變頻頻率反饋信號(hào)計(jì)算AI輸入點(diǎn)數(shù)1個(gè)點(diǎn);變頻頻率給定信號(hào)計(jì)算AO輸出1個(gè)點(diǎn)。 ④電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的DCS系統(tǒng)點(diǎn)數(shù) 電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)/反轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)(來(lái)自接觸器輔助觸點(diǎn))計(jì)算D1輸入2個(gè)點(diǎn),正轉(zhuǎn)故障/反轉(zhuǎn)故障信號(hào)(來(lái)自熱繼電器)計(jì)算DI輸入2個(gè)點(diǎn),正轉(zhuǎn)控制/反轉(zhuǎn)控制(接接觸器線圈)計(jì)算DO輸 出2點(diǎn),電機(jī)電流反饋信號(hào)最多計(jì)算AI輸入3個(gè)點(diǎn)(無(wú)電流反饋不計(jì)算該點(diǎn))。 ⑤DCS系統(tǒng)兼容PLC功能,復(fù)雜的邏輯控制按照實(shí)際工程要求來(lái)計(jì)算DCS系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)(計(jì)算方法與計(jì)算PLC點(diǎn)數(shù)方法相同),在此不一一羅列說(shuō)明。 通過以上DCS系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)計(jì)算方法可以迅速統(tǒng)計(jì)出實(shí)際需要的DCS系統(tǒng)硬件點(diǎn)數(shù),DCS系統(tǒng)實(shí)際配置還需要考慮 DCS系統(tǒng)冗余 ,通常按 照用戶實(shí)際需要的DCS系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)增加20%冗余(教科書書上都是這樣說(shuō)的)。
07
通訊點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)
DCS系統(tǒng)還有可能與其他系統(tǒng)或帶通訊的儀表或裝置通訊,那么在前期工作中必須詳細(xì)統(tǒng)計(jì)相關(guān)設(shè)備的通訊協(xié)議類型的數(shù)量,這與DCS系統(tǒng)的硬件成本沒有多大關(guān)系,但與DCS系統(tǒng)組態(tài)的工作量及與通訊相關(guān)的外圍設(shè)備配置有關(guān)。假如您的DCS系統(tǒng)屬于施工方交鑰匙工程,你完全不用在此方面費(fèi)精力;如果你是工程承建方,DCS系統(tǒng)組態(tài)自己完成,這個(gè)工作就是必需要做的,因?yàn)檫@跟你的施工成本有關(guān)。
某小型熱電廠包含三臺(tái)75t循環(huán)流化床鍋爐,兩臺(tái)12MW汽輪機(jī)組。整個(gè)熱控項(xiàng)目大概含有1000個(gè)I/O點(diǎn)。
08
DCS系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)
拿到數(shù)據(jù)庫(kù)之后,我們先進(jìn)行 DCS系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) ,按AI、AO、DI、DO分成四個(gè)部分,AI分為4-20mA、RTD和熱電偶三種,分別做上標(biāo)記,一般這個(gè)工作都在Excel中完成,可以方便統(tǒng)計(jì)、查詢,最好使用不同的背景顏色來(lái)區(qū)分。模擬量部分要注意是否有相應(yīng)的量程、單位等信息。 整理數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí),我們應(yīng)該注意瀏覽一下,看看都包含哪些設(shè)備,哪些采集點(diǎn)。剛接觸數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候可能認(rèn)為上千個(gè)點(diǎn)是很龐大的,隨著我們對(duì)生產(chǎn)工藝的了解和熟悉,慢慢就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)沒那么多,因?yàn)榇蟛糠侄际墙?jīng)常用的。如果發(fā)現(xiàn)有不了解的,應(yīng)該及時(shí)與設(shè)計(jì)院或者甲方溝通,弄清楚,防止以后帶來(lái)問題。 還可以有一個(gè)方法幫助我們盡快熟悉系統(tǒng)和設(shè)備,那就是對(duì)照熱控系統(tǒng)圖紙,這個(gè)圖紙按照工藝分成若干份,比如鍋爐汽水系統(tǒng)、鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)、鍋爐給水系統(tǒng)、除氧系統(tǒng)、鍋爐連排系統(tǒng)等,數(shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)點(diǎn)都應(yīng)該清楚地標(biāo)記在圖紙上,比如汽包水位一般采用三個(gè)測(cè)量點(diǎn),都標(biāo)記在汽水系統(tǒng)的圖紙上,給水系統(tǒng)中也會(huì)標(biāo)記。先熟悉工藝流程,再熟悉設(shè)備,通過設(shè)備就能知道數(shù)據(jù)采集點(diǎn)了,這樣是不是就沒那么困難了?
09
DCS系統(tǒng)硬件配置
下面我們來(lái)把數(shù)據(jù)庫(kù)的點(diǎn)整理到具體的DCS系統(tǒng)I/O通道,就是分配測(cè)點(diǎn),前面章節(jié)已經(jīng)說(shuō)過了,計(jì)算機(jī)就是根據(jù)你分配的點(diǎn)的位置和類型,來(lái)采集數(shù)據(jù),然后進(jìn)行方案運(yùn)算的,所有接下來(lái)的工作非常重要,不能有任何差錯(cuò)。 (1)分配測(cè)點(diǎn) 先把特殊的要求或設(shè)備分檢出來(lái),處理完之后再進(jìn)行一般設(shè)備的配置,這樣會(huì)提高效率,也防止遺漏,因?yàn)樵谂渲靡话阍O(shè)備的時(shí)候,我們又做了一遍檢查,如果有遺漏就可以及時(shí)增補(bǔ),反過來(lái)做呢?也許更好吧,總之,找到一種最適合自己的工作方法是最終的目的。好了,下面說(shuō)一般DCS系統(tǒng)設(shè)備的配置,這里有幾個(gè)原則:
①相同的測(cè)點(diǎn)盡量分配在不同的DCS系統(tǒng)卡件上。這樣做是為了分散風(fēng)險(xiǎn),假如某個(gè)模塊更換或者有故障,另外的模塊還可以監(jiān)視相同的測(cè)點(diǎn)。
②相同的設(shè)備盡量分配在同一個(gè)DCS控制站中。這樣的分配是為了盡量減少站與站之間的數(shù)據(jù)鏈接,降低復(fù)雜程度和故障點(diǎn)。
③DCS系統(tǒng)的站與站之間如果有變量的交換,最好使用硬接線的方式,這樣的做法也是為了增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性,但是缺點(diǎn)也是明顯的,因?yàn)檫@樣做至少占用兩個(gè)DCS系統(tǒng)卡件通道,一個(gè)AI輸入,一個(gè)AO輸出,因此可以根據(jù)情況考慮,如果需要交換的變量很多,那只能采用網(wǎng)絡(luò)變量的方式,通過上位機(jī)軟件的功能來(lái)完成數(shù)據(jù)交換。
④每個(gè)DCS卡件模塊應(yīng)留有2-4個(gè)備用通道。不多說(shuō)了,這里為了適應(yīng)系統(tǒng)的更改,因?yàn)橛脩羧绻黾恿藴y(cè)點(diǎn),找不到通道的時(shí)候,會(huì)給我們的工作帶來(lái)很多麻煩,因此這是必需的,一般招標(biāo)書里面也會(huì)有提及。
⑤每個(gè)控制站的每種類型卡件應(yīng)該留有1個(gè)備用,這是為檢修方便考慮:假如卡件出現(xiàn)故障,第一時(shí)間以熱撥插方式更換一塊全新的就可以解決問題。
⑥在數(shù)據(jù)庫(kù)增加三個(gè)字段,站號(hào),模塊號(hào)和通道號(hào),這樣就把每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都分配到具體的模塊的不同通道里,不能有重復(fù)。 根據(jù)控制系統(tǒng)的特點(diǎn),每個(gè)控制站會(huì)有一定的負(fù)載能力,也就是說(shuō)能接入的模塊數(shù)量是有限的,因此,必須考慮分成幾個(gè)控制單元和機(jī)柜。本系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)比較少,每臺(tái)鍋爐3個(gè)主控單元即可滿足控制要求。 完成以上工作后,整個(gè)系統(tǒng)的配置基本上就已經(jīng)搭建好了,在提交最終配置結(jié)果之前,一定要仔細(xì)把上面的工作“過一遍”,對(duì)毎一個(gè)步驟都需要重新驗(yàn)證一下,數(shù)據(jù)庫(kù)整理的時(shí)候是否由于誤操作把某些數(shù)據(jù)隱藏了?或者不小心刪除了?在排序的時(shí)候是否把數(shù)據(jù)弄亂了?
對(duì)于一個(gè)剛剛開始工作的工程師來(lái)講,這樣的低級(jí)錯(cuò)誤是肯定要犯的,沒關(guān)系,不要?dú)怵H,借用一句話:錯(cuò)了就改,改了再犯,犯完再改,千錘百煉嘛。然后再對(duì)照系統(tǒng)圖,找到數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一個(gè)點(diǎn)的位置,看看有沒有特殊的點(diǎn)或者設(shè)備,需要怎樣處理?最后根據(jù)分配原則重新計(jì)算一下配置是否合理,是否滿足要求。
當(dāng)你對(duì)上面的工作確信無(wú)誤的時(shí)候,就可以進(jìn)行下面的工作了,配置硬件,也就是給系統(tǒng)配備采集卡件、主控單元、機(jī)柜、操作員站等設(shè)備。 (2)根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)完成DCS系統(tǒng)硬件 配置 不同品牌的DCS系統(tǒng)硬件配置不一定相同,但配置思路和方法是相同的:DCS系統(tǒng)硬件都是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確需求和DCS系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)來(lái)確定的。DCS系統(tǒng)硬件配置需要完成以下內(nèi)容:
① 硬件冗余配置 對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行冗余配置是提高DCS可靠性的一個(gè)重要手段,DCS系統(tǒng)冗余通常包括電源冗余、控制器冗余、通信冗余、操作站冗余和DCS系統(tǒng)I/O板卡冗余 ,具體冗余要求最好和DCS系統(tǒng)廠家仔細(xì)溝通,做好 冗余配置及相關(guān)設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計(jì)。
② 插件的配置 根據(jù)系統(tǒng)的要求和控制規(guī)模配置主機(jī)插件(CPU插件)、電源插件、I/O插件、通信插件等硬件設(shè)備;
③確認(rèn)DCS系統(tǒng)機(jī)籠和機(jī)柜數(shù)量 DCS系統(tǒng)機(jī)籠用于安插DCS卡件模塊,不同廠家的DCS系統(tǒng)機(jī)籠配置要求各不相同,但基本都是按照卡件數(shù)量配置相應(yīng)的機(jī)籠,卡件數(shù)量固化下來(lái)后就可統(tǒng)計(jì)出機(jī)籠數(shù)量。 DCS機(jī)柜用于安置各種插件、機(jī)籠和中間繼電器等,DCS機(jī)柜常見尺寸為2100*800*600mm,機(jī)柜數(shù)量是根據(jù)安裝的 插件、機(jī)籠和中間繼電器等設(shè)備的尺寸和數(shù)量來(lái)決定。
④硬件安裝
不同的DCS,對(duì)于各種插件在插件箱中的安裝,會(huì)在邏輯順序或物理順序上有相應(yīng)的規(guī)定。另外,現(xiàn)場(chǎng)控制單元通常分為基本型和擴(kuò)展型兩種,所謂 基本型就是各種插件安裝在一個(gè)插件箱中,但更多的時(shí)候時(shí)需要可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)形式,即一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元還包括若干數(shù)字輸入/輸出擴(kuò)展單元,相互間采用總線連成一體。 (3)分配操作員站 一般來(lái)說(shuō),每臺(tái)主要生產(chǎn)設(shè)備配一臺(tái)操作員站,因此本應(yīng)用配5臺(tái)操作員站,再加一臺(tái)工程師站,有的系統(tǒng)需要配置冗余服務(wù)器,那就應(yīng)該選用配置高一些的計(jì)算機(jī)來(lái)?yè)?dān)任,如果有需要還應(yīng)該配備打印機(jī)。當(dāng)需要與其他系統(tǒng)通信時(shí),就應(yīng)該配備相應(yīng)的通信設(shè)備,比如串口卡等,為了防止其他設(shè)備對(duì)主控系統(tǒng)的干擾及損壞,大都采用通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,也就是說(shuō)其他系統(tǒng)不能接到底層的機(jī)柜或者主控單元中,要通過操作員站或者工程師站來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。 筆者曾經(jīng)做過一個(gè)項(xiàng)目,在控制系統(tǒng)之外,還有水冷壁振打系統(tǒng),它是在鍋爐停運(yùn)以后,利用超聲波方式,來(lái)清除水冷壁上面結(jié)垢的設(shè)備,由于不是主控系統(tǒng)廠家的設(shè)備,因此把它單獨(dú)接到一臺(tái)通信機(jī)上,通過外接軟件來(lái)完成監(jiān)視功能。一般還會(huì)有與DEH系統(tǒng)的通信,因?yàn)镈EH系統(tǒng)往往是單獨(dú)的,可以通過串口通信的方式把一些重要數(shù)據(jù)比如轉(zhuǎn)速、閥門開度、目標(biāo)轉(zhuǎn)速、升速率等接入控制系統(tǒng)。 還有一些通信必須使用硬接線的方式接入控制系統(tǒng),也就是直接接入控制機(jī)柜的卡件中,參與系統(tǒng)控制,比如電氣系統(tǒng)的停機(jī)跳司信號(hào)等。 (4)繪制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖 好了,假如你自信前面的工作已經(jīng)完成了,就開始進(jìn)行下一步工作,畫配電系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖。配電系統(tǒng)圖的內(nèi)容包括整個(gè)控制系統(tǒng)的電源及接地系統(tǒng)的詳細(xì)內(nèi)容,包括進(jìn)入系統(tǒng)的電源、系統(tǒng)內(nèi)的電源接線原理、還有系統(tǒng)接地原理。這是很重要的內(nèi)容,因?yàn)樵O(shè)備到現(xiàn)場(chǎng)以后,電源的接入是由施工方實(shí)施的,電源是否穩(wěn)定直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 同樣的,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖表示的是系統(tǒng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接,一般系統(tǒng)都是兩層網(wǎng)絡(luò)連接,這里要具體描述每臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)位置和IP地址等信息,如有其他連接方式應(yīng)明確指出。如圖1所示。
圖1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖里也可以包含每個(gè)控制單元的模塊分布圖,用來(lái)表示前端采集數(shù)據(jù)的每個(gè)I/O卡件的具體位置以及總線連接方式,如圖2所示。 (5)端子接線圖 還有一個(gè)重要的圖紙千萬(wàn)別忘了,那就是I/O端子接線圖。這部分圖紙是描述每個(gè)I/O卡件中的每個(gè)通道接入的信號(hào)內(nèi)容,還包括是如何接線的。施工人員根據(jù)測(cè)點(diǎn)的分配位置來(lái)決定電纜的走向、長(zhǎng)度,還可以把相鄰位置的信號(hào)量合并在一根電纜中,因此我們可以看出,合理的設(shè)計(jì)不僅能保證系統(tǒng)功能的完整,還可以節(jié)省很多材料和工時(shí),這就是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累。 到這里,我們基本上完成了設(shè)計(jì)的前半個(gè)階段,這個(gè)階段的特點(diǎn)就是繁瑣,需要注意力集中,一旦馬虎就會(huì)給后面的工作造成麻煩,而且還不容易發(fā)現(xiàn),最終導(dǎo)致致命錯(cuò)誤。因此,筆者建議在設(shè)計(jì)之初先把整個(gè)項(xiàng)目瀏覽一下,做到心中有數(shù),有點(diǎn)像讀一本書一樣,先看看目錄,再看看簡(jiǎn)介,然后逐個(gè)章節(jié)瀏覽一下,重點(diǎn)部分深入一些。然后再逐個(gè)步驟細(xì)致完成,每個(gè)步驟最好一氣呵成,不要停停走走,那樣會(huì)非常容易遺漏。
圖2 DCS系統(tǒng)模塊分布圖
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編制控制方案
接下來(lái),做控制方案,這是個(gè)復(fù)雜的過程,需要你對(duì)工藝的了解,對(duì)設(shè)備的了解,還有理解設(shè)計(jì)院的控制要求,對(duì)于小型鍋爐,主要包含以下一些重要控制回路。 (1)鍋爐MCS控制方案 ①引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)-保障爐膛負(fù)壓(見圖3)。
圖3 爐膛壓力調(diào)節(jié)
②主汽壓力調(diào)節(jié)回路-調(diào)節(jié)給煤流量,保障主蒸汽壓力在一定范圍內(nèi)。 ③一次風(fēng)調(diào)節(jié)回路-保障床溫在正常范圍,防止結(jié)焦。 ④二次風(fēng)調(diào)節(jié)回路-根據(jù)煙道中的含氧量來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)門大小,保障爐膛內(nèi)燃燒充分。 ⑤主汽溫度調(diào)節(jié)-根據(jù)減溫器出口溫度的高低,通過調(diào)節(jié)減溫流量閥門來(lái)保障主蒸汽的溫度滿足生產(chǎn)需要。 ⑥給水調(diào)節(jié)-根據(jù)汽包水位、給水流量、蒸汽流量信號(hào)采用三沖量調(diào)節(jié)控制汽包水位。
圖4 汽包水位三沖量調(diào)節(jié)
(2)鍋爐順序控制方案 ①引風(fēng)機(jī)及出口門回路。 ②一次風(fēng)機(jī)啟停回路。 ③二次風(fēng)機(jī)啟?;芈?。 ④反料風(fēng)機(jī)控制回路。 ⑤給煤機(jī)及出口門控制回路。 ⑥汽包緊急放水門控制邏輯。 ⑦緊急停爐連鎖邏輯。 (3)汽輪機(jī)連鎖邏輯 ①凝結(jié)水泵啟停聯(lián)鎖邏輯。 ②射水泵聯(lián)鎖邏輯。 ③給水泵聯(lián)鎖邏輯。 ④疏水泵聯(lián)鎖邏輯。 ⑤ 主汽門控制 ⑥ 交、直流潤(rùn)滑油泵聯(lián)鎖控制
圖5 交流油泵連鎖控制
圖6 直流油泵連鎖控制
(4)公用系統(tǒng)部分控制邏輯 ①除氧器水位控制調(diào)節(jié)。 ②減溫減壓器溫度、壓力調(diào)節(jié)。 ③凝汽器水位調(diào)節(jié)。
以上內(nèi)容不是全部,也不是必需,一切都要以實(shí)際系統(tǒng)配置和設(shè)備功能來(lái)定制??刂品桨冈O(shè)計(jì)好了之后就是在組態(tài)軟件中把它實(shí)現(xiàn)出來(lái),然后下裝到控制器中運(yùn)行。一定要保證所有方案都能調(diào)整暢通,是否正確可以留到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)候與專工商榷。
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