原標(biāo)題：如何提升DCS系統(tǒng)的可靠性？這篇文章講透了

關(guān)鍵詞 |DCS系統(tǒng) 可靠性 提升

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導(dǎo) 讀

集散控制系統(tǒng)DCS以靈活性、可靠性、控制功能齊全、人機(jī)界面友好性及通訊的方便性，廣泛應(yīng)用在煉化企業(yè)等自動(dòng)化生產(chǎn)控制領(lǐng)域。煉化企業(yè)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)檢測(cè)點(diǎn)多，“兩重點(diǎn)一重大”控制邏輯尤其復(fù)雜，需要檢測(cè)和控制的參數(shù)多，控制精度和穩(wěn)定性及可靠性要求更高，因此傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)難以勝任其控制和檢測(cè)要求，需要進(jìn)一步提高項(xiàng)目應(yīng)用集散控制系統(tǒng)DCS的可靠性。

提高DCS系統(tǒng)可靠性措施

該項(xiàng)目DCS一旦運(yùn)行異常，可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)裝置失控，引起電解槽跳停，甚至在氯氣處理及反應(yīng)、液氯包裝時(shí)發(fā)生氯氣泄漏，造成毒氣泄漏等不可預(yù)知的事故，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的系統(tǒng)設(shè)備選型、系統(tǒng)供電方案選擇，以及施工時(shí)的線纜敷設(shè)、接地施工等方面采用了諸多提高系統(tǒng)可靠性的技術(shù)措施。

01

硬件技術(shù)

為了提升DCS硬件的可靠性，該項(xiàng)目DCS制造商采取了提高硬件質(zhì)量的技術(shù)措施，如對(duì)元器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選、老化元器件的降額使用、充分考慮到參數(shù)變化的影響、采用低功耗元件、噪聲抑制技術(shù)等。

02

電源冗余

供電可靠性是保障DCS運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一，該項(xiàng)目采用互為備用的雙電源，即一路市政電網(wǎng)電源，一路發(fā)電機(jī)供電電源，且采用了兩臺(tái)不間斷電源UPS，UPS1和UPS2也互為備用、自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)市政電網(wǎng)電源、發(fā)電機(jī)電源和UPS電源對(duì)控制系統(tǒng)同時(shí)供電，提高了電源的可靠性。

根據(jù)以上設(shè)計(jì)，平時(shí)由市政電網(wǎng)電源并經(jīng)UPS向控制系統(tǒng)供電，當(dāng)市政電網(wǎng)電源回路出現(xiàn)故障時(shí)，切換到UPS所在發(fā)電機(jī)供電回路繼續(xù)供電保持正常工作；即使兩路電源同時(shí)出現(xiàn)故障，可切換到UPS的蓄電池供電，通過(guò)UPS蓄電池供電仍可保證控制系統(tǒng)能正常運(yùn)行2h，大大增強(qiáng)系統(tǒng)電源的可靠性，確保工藝聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作，避免不必要的損失和事故發(fā)生。

03

系統(tǒng)冗余

冗余技術(shù)是提高DCS可靠性的重要手段。系統(tǒng)冗余采用自動(dòng)后備方式，設(shè)置另外一套或幾套備用控制裝置。當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的自動(dòng)控制裝置發(fā)生故障時(shí)，備用控制裝置自動(dòng)投入，維持系統(tǒng)的自動(dòng)控制。自動(dòng)后備是冗余系統(tǒng)的一種方式，冗余有主控單元冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余、I/O模塊冗余、操作員站冗余、服務(wù)器冗余等。

①控制單元冗余

互為冗余的兩塊主控制卡軟件、硬件完全一致，執(zhí)行同樣的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序，在工作/備用冗余邏輯電路的控制下，其中一個(gè)運(yùn)行在工作狀態(tài)(工作卡)，另外一個(gè)運(yùn)行在備用狀態(tài)(備用卡)。互為冗余的主控制卡都能訪問(wèn)I/O和過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)，備用模式下的主控制卡執(zhí)行診斷程序，監(jiān)視工作卡的狀態(tài)，通過(guò)周期查詢工作卡件中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，接受工作卡發(fā)送的實(shí)時(shí)控制運(yùn)行信息。故障處理時(shí)冗余配置的卡件，在確定主卡工作正常的情況下，重新插拔，如軟故障則可消除，如為硬故障則無(wú)法消除，需更換同型號(hào)的卡件。

②網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)冗余

采用冗余網(wǎng)卡和冗余網(wǎng)絡(luò)接口，正常工作時(shí)，冗余的兩條數(shù)據(jù)高速通路同時(shí)并行運(yùn)行，自動(dòng)分?jǐn)偩W(wǎng)絡(luò)流量，并考慮了負(fù)載均衡的冗余設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信帶寬提高。當(dāng)其中一路故障(網(wǎng)卡損壞或出現(xiàn)線路故障)時(shí)，另一路自動(dòng)地承擔(dān)全部通信負(fù)載，保證通信的正常進(jìn)行。

③操作站冗余

根據(jù)各工藝控制要求DCS系統(tǒng)配置多個(gè)操作站，實(shí)現(xiàn)并行操作，而各自又獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)。

④DCS系統(tǒng)I/O板卡冗余

在DCS系統(tǒng)中通常根據(jù)工藝控制參數(shù)重要性配置I/O模塊數(shù)據(jù)采集卡冗余輸入。

DCS線纜選擇及敷設(shè)接地技術(shù)措施

01

根據(jù)信號(hào)選擇電纜型號(hào)及規(guī)格

(1)控制盤、臺(tái)、繼電器柜等內(nèi)部連接線，應(yīng)選用銅芯聚氯乙烯絕緣電線。需經(jīng)插件的連接線(或FK型切換開關(guān)的連接線)，應(yīng)選用銅芯聚氯乙烯絕緣軟線。

(2)熱電偶至冷端補(bǔ)償器、恒溫箱或直接與儀表的連線，應(yīng)選用熱電偶絲延伸線或與熱電偶絲的熱電特性相匹配的補(bǔ)償導(dǎo)線。

(3)模擬量輸入輸出信號(hào)和低電平的開關(guān)信號(hào)應(yīng)使用屏蔽電纜連接，信號(hào)電纜截面積應(yīng)大于等于0.75mm2。

(4)高電平(或大電流)開關(guān)量的輸入輸出信號(hào)可用一般對(duì)絞電纜(控制電纜)連接。

02

電纜敷設(shè)

電磁干擾已成為影響DCS控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、聯(lián)鎖正確動(dòng)作的重要因素。在抗電磁干擾中，要嚴(yán)格按照強(qiáng)、弱電電纜分層排放的原則進(jìn)行電纜敷設(shè)。具體要求如下：

(1)高電平開關(guān)量信號(hào)應(yīng)與模擬量信號(hào)、低電平開關(guān)信號(hào)線纜分開敷設(shè)，不應(yīng)共用同一電纜橋架，也不應(yīng)與強(qiáng)電回路合用一根電纜或敷設(shè)在同一根保護(hù)管內(nèi)。

(2)不同信號(hào)或不同電壓等級(jí)的電纜，不宜在同一層電纜橋架中敷設(shè)，當(dāng)在同一層電纜橋架中敷設(shè)時(shí)，應(yīng)用隔板隔開。

(3)控制器及I/O卡件輸入輸出信號(hào)電纜應(yīng)敷設(shè)在槽盒中，槽盒本體應(yīng)保證接地可靠。單根信號(hào)電纜應(yīng)在鋼制導(dǎo)管中敷設(shè)，導(dǎo)管應(yīng)保證接地可靠。電纜屏蔽層宜選用銅帶屏蔽或鋁箔屏蔽。

(4)信號(hào)電纜與電力電纜交叉敷設(shè)時(shí)，宜成直角；與電力電纜平行敷設(shè)時(shí)，兩者之間的最小允許間距應(yīng)符合如下規(guī)定。

(5)在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)線接到DCS端子前，須測(cè)量電纜絕緣電阻，檢查有無(wú)異常的干擾信號(hào)。尤其裝置施工尚未結(jié)束前，電焊機(jī)或電氣強(qiáng)干擾信號(hào)更多，以免引入燒壞隔離器、模件。

03

接地措施

01

信號(hào)源在現(xiàn)場(chǎng)不接地施工措施

信號(hào)源在現(xiàn)場(chǎng)不接地的測(cè)點(diǎn)，屏蔽線的屏蔽層應(yīng)按下列方法接地：

(1)對(duì)絞屏蔽線的單根屏蔽線的測(cè)點(diǎn)，其屏蔽層應(yīng)在機(jī)柜側(cè)接地。

(2)采用對(duì)絞多芯屏蔽電纜傳送信號(hào)的多個(gè)單根對(duì)絞屏蔽線的測(cè)點(diǎn)，每個(gè)單根屏蔽線的屏蔽層和多芯電纜的屏蔽層接在一起后在機(jī)柜側(cè)接地。

(3)屏蔽線中間有接線端子的測(cè)點(diǎn)，中間端子處屏蔽線的屏蔽層應(yīng)可靠地接在一起后在機(jī)柜側(cè)接地。

02

信號(hào)源在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)接地施工措施

信號(hào)源在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)接地的測(cè)點(diǎn)，屏蔽線的屏蔽層應(yīng)按下列方法接地：

(1)信號(hào)線選用單根對(duì)絞屏蔽的屏蔽線的測(cè)點(diǎn)，屏蔽層在測(cè)點(diǎn)就近的現(xiàn)場(chǎng)接地。

(2)采用對(duì)絞多芯屏蔽電纜傳送信號(hào)的多個(gè)單根對(duì)絞屏蔽線的測(cè)點(diǎn)，每個(gè)對(duì)絞屏蔽的單根屏蔽線的屏蔽層和多芯電纜的總屏蔽層接在一起后在現(xiàn)場(chǎng)附近接地。

(3)屏蔽線中間有接線端子的測(cè)點(diǎn)，中間端子處屏蔽線的屏蔽層應(yīng)可靠地接在一起。

03

信號(hào)線接地方法

模擬儀表和DCS系統(tǒng)共用傳感器時(shí)，引向模擬儀表的信號(hào)線和引向DCS的信號(hào)線均應(yīng)選用屏蔽線。其屏蔽層應(yīng)按下列方法接地：

(1)當(dāng)信號(hào)在現(xiàn)場(chǎng)接地時(shí)，引向DCS的屏蔽線的屏蔽層和引向模擬儀表的屏蔽線的屏蔽層接在一起后在信號(hào)源側(cè)接地。

(2)當(dāng)信號(hào)源在現(xiàn)場(chǎng)不接地時(shí)，引向DCS的屏蔽線的屏蔽層和引向模擬儀表的屏蔽線的屏蔽層接在一起后在機(jī)柜側(cè)接地。

04

防靜電施工

DCS機(jī)房需要進(jìn)行防靜電地板施工，一般高度為300mm～500mm，用銅接地電纜把靜電板骨架引至銅接地網(wǎng)的接地端子板上(靜電地板下)。在防靜電地板下，可鋪設(shè)鋼制走線槽，方便從現(xiàn)場(chǎng)接入DCS的信號(hào)線纜走線，同時(shí)起到電磁屏蔽的作用。DCS系統(tǒng)的插件和卡件安裝時(shí)，注意采取防靜電措施，如配戴防靜電手腕或不要直接用手接觸卡件上的元器件、焊點(diǎn)，避免因操作不當(dāng)產(chǎn)生靜電而燒壞線路板上的電子元件。

05

防雷隔離器施工

如果企業(yè)地點(diǎn)在雷電多發(fā)地區(qū)，為避免電纜引雷而導(dǎo)致控制系統(tǒng)的癱瘓，增加電源與信號(hào)防雷隔離器，使模擬信號(hào)傳輸?shù)目煽啃约皟x表電源安全性提高。DCS中指令的電源接地直接接至大地，而電動(dòng)調(diào)門的地線不接地，導(dǎo)致電源不匹配使得調(diào)門不能正常動(dòng)作，加裝隔離器后DCS的電源浮空。

06

接地技術(shù)要點(diǎn)

DCS系統(tǒng)對(duì)接地要求比較嚴(yán)格，在現(xiàn)場(chǎng)接地施工時(shí)，嚴(yán)格按照DCS廠商的接地規(guī)范，否則會(huì)影響DCS系統(tǒng)的可靠性。對(duì)DCS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)接地時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)I/O(輸入/輸入)柜的電源地與UPS的電源地必須接至同一個(gè)地，保證等電位聯(lián)結(jié)。

(2)保護(hù)接地電纜必須符合DCS廠商的要求，并要求接地接到機(jī)柜內(nèi)專用的接地螺栓上。

(3)系統(tǒng)接地與屏蔽接地不能在機(jī)柜匯合，必須單獨(dú)接到接地網(wǎng)。

(4)柜間接地不能用機(jī)柜拼接螺栓代替，必須用接地匯流排連接。

(5)接地應(yīng)牢固可靠，匯流排要求采用銅排。

(6)接地電阻符合DCS系統(tǒng)要求，并應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)定，接地電阻值不應(yīng)大于1Ω。

(7)嚴(yán)格按照DCS廠商規(guī)定的接地線線徑進(jìn)行接地，且嚴(yán)禁串聯(lián)。

來(lái)源：化工活動(dòng)家

編輯：筑安

責(zé)任編輯：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的dcs系统中数据服务器的冗余,如何提升DCS系统的可靠性？这篇文章讲透了的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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