王小彥

摘 要：文章介紹DCS集散控制系統(tǒng)供電，以增強(qiáng)DCS集散控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行能力，為生產(chǎn)提供有力的保證。

關(guān)鍵詞：DCS集散控制電源供電；故障；原因分析

1 DCS集散系統(tǒng)交流設(shè)備供電方式

目前，DCS集散控制系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)過程自動(dòng)化控制中，發(fā)揮著越來越重要的作用。DCS系統(tǒng)交流設(shè)備供電必須采用UPS供電。對于集控室機(jī)柜的風(fēng)機(jī)、照明可采用普通電源供電。UPS必須符合下列指標(biāo)：

1.1 UPS的質(zhì)量指標(biāo)

（1）輸入?yún)?shù)。輸入電壓：三相380V±10%或單相220V±10%；輸入頻率：50Hz±3Hz。

（2）輸出參數(shù)應(yīng)符合。電壓：三相四線制380V或220V±10%；頻率：50Hz±3Hz；波形失真率：小于5%。

（3）過載能力為150%定電流10s。

（4）后備電池的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：a.后備供電時(shí)間（即不間斷供電時(shí)間）：15min-30min；b.充電性能：2h充電至額定容量的80%；c.宜采用密封免維護(hù)鉛酸電池，也可采用鍋鎳電池。

（5）UPS應(yīng)具有故障報(bào)警及保護(hù)功能，并帶報(bào)替輸出接點(diǎn)。

（6）UPS應(yīng)具有維護(hù)旁路功能。

（7）UPS的平均無故障工作時(shí)間（MTBF）不應(yīng)小于150000h。

1.2 DCS系統(tǒng)供電方式

1.2.1 供電方式

整個(gè)系統(tǒng)交流設(shè)備供電功能分開，分別由兩路獨(dú)立的UPS電源供電，如圖1所示。圖1中的虛線框代表供電的負(fù)荷設(shè)備，這些設(shè)備分成冗余的A，B兩列，這兩列負(fù)荷設(shè)備分別由兩路不同的UPS電源（A路電源和B路電源）供電。該供電方式的優(yōu)點(diǎn)是單列電源的負(fù)荷較?。蝗秉c(diǎn)是一路電源故障時(shí)，系統(tǒng)部分設(shè)備不能正常工作。例如光盤存儲設(shè)備只掛在一路電源上，當(dāng)這路電源故障時(shí)，將造成系統(tǒng)的部分功能喪失。啟?；驒z修電源時(shí)，須對相應(yīng)的負(fù)荷設(shè)備進(jìn)行事先處理。如果在供電時(shí)設(shè)備狀態(tài)不安全，電源的涌流和沖擊可能損壞負(fù)荷設(shè)備，一些企業(yè)就出現(xiàn)過類似的問題。

圖1

1.2.2 供電方式

整個(gè)系統(tǒng)合在一起，由2路互相冗余的電源供電，如圖2所示。設(shè)備在正常工作時(shí)，一路電源供電，另一路電源后備，同時(shí)由UPS切換。該供電方式的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)一路電源故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍能保證正常運(yùn)行，且不會損失系統(tǒng)的任何一部分功能；電源的啟停和檢修不影響負(fù)荷設(shè)備，無須對負(fù)荷設(shè)備進(jìn)行處理。缺點(diǎn)是單列電源負(fù)荷較大，投資增加。但從DCS設(shè)備的投資上講，由于計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電源UPS的價(jià)格。因此，供電方式②性價(jià)比較高。同時(shí)，其使用維護(hù)也比較方便?？梢詫陕饭╇娭械娜我庖宦穯为?dú)停運(yùn)進(jìn)行維護(hù)，而不會對設(shè)備造成影響；另外，只要供電正常，可以將UPS切換到旁路進(jìn)行維護(hù)，而對負(fù)荷沒有影響。

圖2

權(quán)衡以上兩種供電方式，第②種關(guān)鍵，在于UPS和切換電路的可靠性，由于是雙路供電，因此可靠性更重要地取決于切換電路，切換時(shí)間必須小于系統(tǒng)所要求的不斷電時(shí)間。根據(jù)目前電源切換電路的應(yīng)用情況看，這樣的電源切換技術(shù)和切換電路已非常成熟，新裝置中大多數(shù)A/B路電源切換都采用類似的切換技術(shù)，可靠性相當(dāng)高，很少發(fā)生電源切換不成功的情況，除非兩路電源同時(shí)故障，這樣的概率本身很低，也可以通過采用完全獨(dú)立的兩路電源進(jìn)一步降低兩路電源同時(shí)故障的概率。正是由于電源切換電路集成到了UPS內(nèi)部，從而簡化了接口和電路，可靠性進(jìn)一步得到了提高。

2 DCS集散系統(tǒng)直流設(shè)備的供電方式

DCS系統(tǒng)中有些設(shè)備是采用直流供電。例如：橫河DCS卡件DI、DO，大多數(shù)項(xiàng)目的電磁閥、有毒氣體、可燃?xì)馄鞣治鰞x、安全柵、隔離器等都是采用直流24VDC供電。對于直流供電，直流穩(wěn)壓電源必須符合下列要求：（1）安全等級不低于I級；（2）應(yīng)具有輸出電壓上、下線報(bào)警及輸出電流過電流報(bào)警功能；（3）應(yīng)具有輸出過電流或負(fù)載短路時(shí)的自動(dòng)保護(hù)功能；（4）必須具有負(fù)載平衡功能。

2.1 供電方式

整個(gè)系統(tǒng)直流設(shè)備供電功能分開，即DCS卡件所需24VDC和其它需要24VDC供電設(shè)備分開，分別由兩組獨(dú)立的24VDC電源匯流母排供電，如圖3所示，采用N+1方式。

圖3

這種供電方式，優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)壓電源中有一臺故障，并不影響負(fù)載正常工作，而且所有電源負(fù)載平衡，供電成本低。缺點(diǎn)是，若有多臺穩(wěn)壓電源故障，就無法保證所有負(fù)荷正常工作。

2.2 供電方式

整個(gè)系統(tǒng)直流設(shè)備供電功能分開，即DCS卡件所需24VDC和其它需要24VDC供電設(shè)備分開，分別由兩組獨(dú)立的24VDC電源匯流母排供電，如圖4所示，采用1：1方式。

圖4

這種供電方式，優(yōu)點(diǎn)是如果24VDC穩(wěn)壓電源中有多臺故障，并不影響負(fù)載正常工作，而且所有電源負(fù)載平衡。缺點(diǎn)是供電成本高。

以上是我在設(shè)計(jì)DCS系統(tǒng)供電中的一些經(jīng)驗(yàn)。針對不同項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)DCS系統(tǒng)供電時(shí)，既要滿足DCS系統(tǒng)要求，又要考慮成本，選用合適供電方式。

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