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1、硬件选型、安装、调试,以浙大SUPCON系列DCS为例,系统硬件选型,硬件选型,明确地提出项目要求以后，接下来需要根据要求，进行硬件的选型。硬件选型一般按照以下步骤说明：根据测点清单中测点性质确定系统I/O卡件的类型及数量(适当留有余量)，对于重要的信号点要考虑是否进行冗余配置；根据I/O卡件数量和工艺要求确定控制站和操作站的个数；根据上述设备的数量配置其它设备，如机柜、机笼、电源、操作台等；在有防爆要求的场合，需要考虑选配合适的安全栅；对于开关量，根据其数量和性质要考虑是否选配相应的端子板、转接端子和继电器；,下面以一个项目为例，介绍硬件的选型：众所周知，加热炉是化工生产工艺中的一种常见设备
2、。对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。当炉子温度过高时，会使物料在加热炉里分解，甚至造成结焦而产生事故，因此，一般加热炉的出口温度都需严加控制。现有一套加热炉装置，原料油经原料油加热炉（设备号T101）加热后去1反，中间反应物经中间反应物加热炉（设备号T102）去2反。如下图：,硬件选型,首先对测点进行统计，得到如下的结果：,硬件选型,测点中热电偶AI点共七点，其中K型热电偶五点，E型热电偶两点，均不参与控制。热电偶信号由SP314卡件来采集，SP314卡件为四点卡，一块卡件采集四路信号。对于不同类型的热电偶信号，一般建议在有条件的情
3、况下采用不同的卡件进行采集。对于K型热电偶AI点，需要两块SP314卡件，富余三个通道。对于E型热电偶AI点，需要一块SP314卡件，富余两个通道。所以总计需要三块SP314卡件。测点中热电阻AI点共一点，参与控制。热电阻信号由SP316卡件来采集，SP316卡件为两点卡，一块卡件采集两路信号，所以至少需要一块SP316卡件，富余一个通道。考虑到参与控制的信号的安全性，建议采用冗余配置，所以需要两块相同的SP316卡件。,硬件选型,测点中标准电流AI点（配电）共两点，参与控制。标准电流AI点（不配电）共两点，参与控制。标准电流信号由SP313卡件来采集，考虑到信号的质量，建议配电和不配电的信号
4、分别采用不同的卡件采集，尽量不要集中在一块卡件上。SP313卡件为四点卡，一块卡件采集四路信号，所以至少需要两块SP313卡件，每块卡件各富余两个通道。考虑到参与控制的信号的安全性，建议采用冗余配置，所以需要四块相同的SP313卡件。测点中AO点共四点，参与控制。AO信号由SP322卡件来处理，SP322卡件为四点卡，一块卡件处理四路信号，所以至少需要一块SP322卡件。考虑到参与控制的信号的安全性，建议采用冗余配置，所以需要两块相同的SP322卡件。,硬件选型,测点中DI点共一点，为干触点信号。该DI信号可由SP363卡件来处理，SP363卡件为七点卡，一块卡件处理七路信号，所以至少需要一块
5、SP363卡件。另外，对于DI信号，我们采用端子板（系统型号SP590）或端子进行转接，所以我们还需要一块SP590端子板。测点中干触点DO点共一点。该DO信号可由SP362卡件来处理，SP362卡件为七点卡，一块卡件处理七路信号，所以至少需要一块SP362卡件。对于DO信号，需要考虑卡件的驱动能力以及与现场设备的隔离，因此，在这里还需要选购一只继电器（如RM2S-U）。,硬件选型,由此分析，得知，系统控制站规模不大，需要一个控制站（需一对冗余配置的主控制卡）、一个I/O机笼（需一对冗余配置的数据转发卡）即可。一个I/O机笼中可以插放16块I/O卡件，本例中只需要13块卡件，剩余的3个空槽位需
6、要配上空卡。相应的，硬件配置上需要配一个机柜、一个电源箱机笼、两只互为冗余的电源模块。根据实际要求，系统至少需配置一台操作站（兼工程师站）。,硬件选型,系统硬件的配置基本上就完成了，具体配置表如下所示。系统硬件：,硬件选型,软件：,其它：,硬件选型,安全栅的选择：在工程项目中，当从有防爆要求的场所引入和输出信号时，要考虑用安全栅进行隔离。应根据信号的类型选用相应的安全栅。目前与浙大中控JX-300X系统配用的安全栅主要有：龙飞集团的LB900系列齐纳安全栅、LF1000系列隔离式安全栅，P+F公司的齐纳安全栅和隔离式安全栅，MTL公司的齐纳安全栅和隔离式安全栅。如下表：,硬件选型,继电器的选择
7、：在工程项目中当遇到有源的开关量信号输入DCS时，必须采用继电器隔离。继电器的选用要根据信号的类型（主要是电压等级，一般有220VAC、24VDC、380VAC），由有源开关量信号控制继电器线包的动作，继电器触点作为DCS卡件的输入信号。无源的开关量信号输入转接时采用SP590端子板或接线端子。,硬件选型,继电器的选择：对需要无源输出的一般信号（在220VAC、触点容量小于5安培,24VDC、触点容量小于2.5安培时），用扩展继电器（如RM2S-U）作为隔离继电器，由卡件通断控制继电器线包的动作，其触点作干触点输出即可。但如果是有大容量要求对象的触点，其扩展方式可考虑用接触器或其他方式。特别要
8、注意的是当被控设备为直流负载时，要根据其电流、电压慎重选择扩展设备，以满足其容量要求。当控制对象为电磁阀类时，需要输出有源触点，应在扩展继电器的触点上串接电源（通常有220VAC或24VDC两种）。同时应注意其容量要求。,硬件选型,系统安装,系统安装,DCS安装前应满足以下条件：机房和中控室装修完毕，不需要再挖沟打洞等产生灰尘、振动的工作；活动地板铺好，地面清洁干净；空调系统投用并已通过考核；UPS调试考核合格，若干条件达不到也有用临时电源调试的，但应加稳压设备；照明施工完毕，正常运行；机房附近不再进行有振动、或电干扰的施工；接地系统完成，并经过反复检查，确认不会引入干扰信号。,系统安装,DC
9、S安装前控制室应满足以下条件：控制室温度0-50，避免阳光直射，一般建议在20-28下工作；控制室湿度10-90%RH，没有凝露，一般建议在5510%RH下工作；含尘量应保持在0.1mg/m3以下，避免腐蚀性气体和导电粉尘进入控制室；电磁干扰尽可能小，在大型电机、变频器附近，会产生很强的电磁干扰，应尽可能采取措施减小干扰。包括采用屏蔽电缆、整个控制室在施工时添加屏蔽网、信号线与电气线分开敷设等；对于存在腐蚀性气体的环境，应考虑将干净压缩空气鼓入控制室，保证控制室保持一定的正压。根据控制室的实际尺寸，合理安排控制站机柜、操作台等设备的摆放位置，作出控制室布置图。,系统安装,设备的安装工作涉及到的
10、内容非常的多，往往是工程师进行组态设计，同时，现场的安装工作也按顺序展开。安装工作按性质分可以粗略的分为两大类：硬件安装和软件安装。硬件安装：安装准备，包含电缆布设、供电、接地到位、环境配置到位等；卡件安装；通讯网络连接；端子接线。软件安装：操作站、工程师站操作系统安装；操作站、工程师站DCS软件包安装；,系统安装,硬件设备就位：机柜、操作台按照预先的设计布置就位，设备固定完毕，计算机安装在操作台内DCS系统设备安装图。一般情况下控制柜、操作台应固定在槽钢的支架上，槽钢的制作按厂家提供的设备底盘尺寸进行，若控制室采用防静电地板，槽钢高度应与地板的高度相同，一般情况下，为保证正常进线，建议槽钢的
11、高度应保证进线空间的高度在15cm左右。槽钢浮空或采用绝缘物使之与控制机柜隔离。现场仪表按要求就位。,系统安装,供电系统满足DCS工作要求DCS系统供电图浙大DCS系统采用两路独立的电源供电，电压范围在220VAC10%，频率范围为501Hz。系统要求每路电源分别可提供220V、=20A的供电能力。一般情况下，进分电箱电源线直径应=6mm，分电箱内部和出分电箱电源线直径应=2.5mm。系统要求通过分电箱给各单元供电，分电箱由空气开关构成。分电箱一般由用户提供，安装在电气柜内，并应在系统上电前具备供电条件。,系统安装,针对前面例子的项目要求，可以设计出系统的供电示意图：,系统安装,系统接地遵循如
12、下原则：DCS系统接地图如现场能满足等电位接地条件，那么采用等电位接地：即除电源中性线一次接地以外，其他各种接地分类汇总后接到建筑物各层面的等电位连接板上，其中包括电气的防雷引下线、结构钢筋、金属设备、进线配电箱PE（保护接地线）及管道等，进而和接地极相连。在全厂已构成接地网并且接地电阻已满足要求的工艺装置中，可以很容易地实现等电位接地。一般的，需要将DCS系统内的接地点先联成一个独立的接地网，最后将系统内的这个接地网中的一点与全厂接地网相连。联接电阻总和1欧姆,接地电阻4欧姆，接地线尽可能选得短、粗、扁。如现场不能满足等电位接地条件，那么采用单独接地（一点接地）。接地电阻4欧姆,大的用电场合
13、1欧姆。控制站和操作站应远离避雷泄流通路，其整个接地网和避雷接地点的最短距离应大于15米。接地线尽可能选得短、粗、扁。,系统安装,DCS机柜出厂时，柜内控制站的安全地、系统地和屏蔽地已经接到控制站汇流铜条上了，操作站亦有类似的接地铜条。对于前面的项目要求，接地系统图如下所示：,系统安装,电缆敷设 DCS电缆布线规范 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，避免雷电的破坏，提高系统的稳定性。（1）类信号：热电阻、热电偶、毫伏信号、等低电平信号。（2）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；
14、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）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）类信号：110VAC或220VAC开关量输出信号。其中，类信号很容易被干扰，类信号容易被干扰，而和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。,系统安装,对于类信号电缆，必须采用屏蔽电缆，有条件时最好采用屏蔽双绞电缆。对于类信号，尽可能采用屏蔽电缆，其中类信号中用于控制、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。对于类信号严禁与、类信
15、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。对于类信号，允许与220V电源线一起走线（即与类信号相同），也可以与、类信号一起走线。但在后者情况下类信号必须采用屏蔽电缆，最好为屏蔽双绞电缆，且与、类信号电缆相距15cm以上。,系统安装,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、类信号电缆并行捆绑。绝对禁止采用一根多芯电缆中的部份芯线用于传输类或类的信号，另外部分芯线用于传输类或类信号。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）。,系统安装,卡件安装 控制柜出厂时柜内的电源箱、机笼等经安装完毕，
16、根据硬件配置表，需清点实际硬件的数量和配置计划是否一致，有无遗漏。接着按照事先设计好的卡件布置图把卡件插入相应的卡槽里。安装卡件之前，需要对卡件上的拨号开关或跳线进行正确的设置，保证上电以后，卡件通讯正常并处于正确的工作方式。设置的方法可以参考系统硬件说明书。由于卡件中大量地采用了电子集成技术，所以防静电是安装、维护中所必须注意的问题。在插拔卡件时，严禁用手去触摸卡件上的元器件和焊点，卡件在保存和运输中，要求包装在防静电袋中，严禁随意堆放。,系统安装,对于前文中提出的项目要求，我们在组态设计前已经做好了卡件布置图如下，根据卡件布置图，需要依次将卡件插进相应的卡槽中。1#机柜1#机笼卡件布置图,
17、系统安装,机笼中左侧的第一、第二两个槽位相对较宽，插放的卡件为一对互为冗余的SP243X（主控制卡），主控制卡卡件示意图如下：,卡件上背板的右上角有一个红色的拨号开关SW2，用于设置卡件的IP地址。主控制卡上IP地址的拨号设置要与组态设置一致。在组态中，我们将该控制站两块主控制卡地址设置成2和3，两块卡件拨号开关的设置方法分别如图：,地址为“2”地址为“3”,系统安装,通讯网络连接 DCS系统通讯图JX-300X DCS系统的控制站、操作站、工程师站是通过过程控制网络SCnet连接起来的，通信结构一般为冗余的星型结构。通信介质根据用户配置，选用AMP 5类双绞线、细缆、粗缆或光缆。具体的网络连
18、接方法很简单：,系统安装,系统安装,端子接线 端子接线图卡件和现场设备就位了以后，可以对I/O卡件进行端子接线。在JX-300X DCS系统中，机笼里的每一个插槽中的I/O卡件，在机笼的后面都有相应的接线端子。一块卡件对应着8个接线端子。端子由右至左 编号00-15，前两位数据表示卡件号00-15，表示该卡件对应的8只端子的序号AH。如下图所示：,系统安装,对于当相邻卡件设置成冗余方式时，采用并联冗余接线即相邻的端子对应相连（如4#卡件与5#卡件设置为冗余时，则04A与05A、04B与05B、04C与05C、04D与05D等端子用细导线分别短接）。见下图。,系统安装,系统安装工作包括：软件安装
19、：操作站、工程师站操作系统安装；操作站、工程师站DCS软件包安装；这些工作一般是在DCS厂家的指导下，由用户完成。,系统安装,系统安装应遵照具体系统的安装要求进行。在冬季安装时应注意从库房到机房的温度变化梯度符合系统的要求，机房可采取逐渐提高温度的措施来达到要求。当安装工作结束后，一般DCS厂家派工程师到现场进行检查和通电，然后可以按调试方案进行系统调试工作。,系统调试,系统调试,主要分系统调试和联调两部分工作。系统调试是系统到现场后，对系统硬件、组态软件进行现场检验的过程，以确保供应的硬件、软件满足用户的要求。联调工作是系统同现场的一次测量元件联动调试的过程，确保能够正常反映现场实际的工艺状
20、况，驱动现场的执行机构。一般先做调试，后做联调。,调试的主要工作,硬件开箱、安装 通讯网络设置、连接、标号 系统上电 确定计算机启动时能够自动进入操作系统画面；确定系统重新启动时没有系统设备出错的提示；调试系统联调控制方案成型,系统上电步骤,系统上电前必须确认供电、接地良好，包括接地端子接触、接地端对地电阻。首先合上配电箱的总断路器，检查输出电压是否符合220V10%；合上配电箱内的各支路断路器，分别检查输出电压；若配有UPS或稳压电源，检查UPS或稳压电源输出电压是否正常，不正常则查找原因，恢复后才能继续以下上电步骤；控制站上电（电源箱依次上电检查；机笼配电检查；卡件自检；卡件冗余测试等）操
21、作站上电（操作站的显示器、工控机等设备上电；计算机自检通过，检查确认Windows系统软件、应用软件的文件夹和文件是否正确；硬盘剩余空间测试）,系统停电步骤,每个操作站依次退出实时监控及操作系统后，关操作站工控机及显示器电源；逐个关控制站电源箱电源；关闭各个支路电源开关；关闭不间断电源（UPS）电源开关；关闭总电源开关。,调试硬件测试,目的：为了检测控制站硬件是否工作正常 根据系统组态的信号通道、信号类型、信号量程等资料，对每一通道进行25%、50%、75%三点测试，并记录相应数据。该部分工作可根据用户实际需要，相应进行实施。,为了正确的测试数据，要求测试时各测量工具的精度等级不低于0.2级,
22、接线端子,常见信号测试方法,4-20mA配电 所需工具为电阻箱、电流表和若干导线。将配电卡件通道、电阻箱和电流表构成一回路，调节电阻值使电流表分别指示在8mA(25%)、12mA(50%)和16mA(75%)，记录实时监控中相应位号的值。,问题：PI102，050MPa量程，8mA输入时，计算机显示数值多少？,4-20mA不配电 所需工具为电流信号发生器、电流表和若干导线。将卡件通道、电流表、电流信号发生器串成一回路，调节电流信号发生器使电流表分别指示在8mA(25%)、12mA(50%)和16mA(75%)，记录实时监控中相应位号的值。,常见信号测试方法,热电阻 所需工具为电阻箱、分度表和若
23、干导线。根据组态量程，确定所需测量的三点温度点，查分度表得出相应的电阻值，通过电阻箱引入对应卡件的接线端子，记录实时监控中相应位号的值。,常见信号测试方法,热电偶所需工具为毫伏信号发生器、温度计、分度表和若干导线。根据组态量程，确定所需测量的三点温度点，根据分度号查分度表得出相应的毫伏电压值，通过毫伏信号发生器引入对应卡件的接线端子，记录实时监控中相应位号的值。,常见信号测试方法,4-20mA输出所需工具为电流表。AO信号不能直接输出，只能通过相应的控制回路给出阀位值。根据组态，通过相应的回路找到相应的输出位号的端子，使回路输出分别在25%、50%、75%，用电流表在端子后测出相应的电流，并记
24、录。,常见信号测试方法,DI（干触点）所需工具为导线。将导线短接相应的端子，观察对应卡件通道指示是否正确。,常见信号测试方法,DO（干触点）所需工具为万用表。在实时监控下闭合DO点，用万用表测量相应通道是否短路。,常见信号测试方法,联 调,联调前现场应具备的条件,具备系统安装调试阶段所需的一切条件控制柜内接线工作完成（经过调试阶段的，必须接线完成，未经过调试阶段的，应至少完成50%的工作量）。现场接线工作大部分完成（现场接线工作的接线进度跟工艺施工进度有关。要求联调前必须完成大部分的接线工作，以方便联调工作的开展。在联调结束时，接线工作也应全部完成）。确定联调配合人员（联调工作应以用户为主，安
25、装单位、工程人员进行配合，因此需要用户协调安装单位，确定联调人员）。,联调方法,基本和调试同，只是调试使用模拟信号，联调采用真实信号。一般现场联调的情景是这样的；有两名工程师，1名在现场，1名在控制室，以对讲机等通讯设备进行联络，一一进行调试、确认。,联调内容,对各模拟信号进行联动调试，确认联线正确，显示正常。对各调节信号进行联动调试，确认阀门动作正常、气开气关正确、根据工艺确定正反作用。联系现场设备，确定DO信号控制现场设备动作正常，DI信号显示正常。联系现场设备，确定控制方案动作正常，联锁输出正常，能满足工艺开车的需要。,系统投运,检查是否具备投运条件,在系统投运前，应具备以下条件：（1）系统联调完成，各测点显示正常，各阀门、电机等动作正常。（2）最终控制方案经过模拟运行，确保正常进行。（3）厂方确认工艺条件成熟，可以进行投运。（4）工程人员确认系统正常，可以进行投运。（5）操作人员、维护人员经过现场操作、维护培训。,控制回路的投运,控制回路的投运应遵循“先手动，后自动”的原则，在手动调节稳定的前提下，进行自动运行。串级回路“先投内环，后外环”。,谢谢大家！,接下来我们将讨论系统维护专题,
