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发表人:DCS 发表时间:2024/9/13 11:30:00  

 

 本栏论题: DCS系统I/O点数常用计统计方法   [92]

    DCS控制系统点数通常由设计院统计提供, DCS系统点数是仪表专业 I/O点数 、电气专业 I/O点数 和DCS系统与其他系统的通讯点数总和。准确统计电气和仪表 I/O点数可避免电气和仪表专业出现协调不一致的问题,准确的 DCS点数能为使用单位决策 DCS系统品牌和 DCS系统造价提供依据。
   
    DCS系统通常涉及热工检测、模拟量控制、顺序控制和逻辑控制等自动化控制内容,DCS系统点数是从AI模拟输入点数、AO模拟输出点数、DI开关量输入点数、DO开关量输出点数和DCS与其他系统通讯点数五个方面统计结果得出,下面介绍仪表专业和电气专业DCS系统点数计算方法:
   
    1、AI输入点数计算
   
    AI指进入 DCS系统或 PLC的模拟量输入信号 。从现场可以直接输入 DCS系统的 AI输入信号有热电偶 (J、 K、 T、 N、 E、 R、 S和 B分度号热电偶 )、热电阻信号 (Cu50、 Cu100、 Pt100和 Pt50分度号 )、标准电流信号 (4-20mA、 0-20mA)、标准电压信号 (1-5V、 0-5V和 0-10V)和脉冲信号;其他形式的信号如需送入 DCS系统,则要用信号隔离器、电流变送器、电压变送器等信号转换设备将该信号转换为 4-20mA或 1-5V在送入 DCS系统。
   
    ①热电偶AI输入点数统计
   
    单支装配式热电偶或者单支铠装热电偶按1个AI点计算;双支装配式热电偶或者双支铠装热电偶需要在DCS系统显示同一测点的两个传感器温度按2个AI点计算,只显示该测点的一个温度按1个AI点计算;单支多点热电偶或多点热电偶常用于监测同一测点不同部位温度,热电偶有几个测量点则计算几个点热电偶AI输入。
   
    ②热电阻AI输入点数统计
   
    热电阻AI输入点数统计方法和热电偶AI输入点数统计方法相同。
   
    ③标准电流、电压AI输入点统计
   
    每一路送入DCS系统的4-20mA、0-2mA、0-5V、1-5V或0-10V信号分别计算1个AI点,同时统计该输入信号对应的量程范围。 二线制变送器(包括温度变送器、压力变送器、液位变送器、流量变送器等)因涉及DC24V供电,最好单独统计AI点数,方便DCS系统集成接线。
   
    特别说明:在现场显示的压力表、双金属温度计、玻璃转子流量计等现场仪表不进入 DCS系统点数计算 。
   
    2、AO输出点数计算
   
    AO指 DCS系统或 PLC发出的控制现场执行设备的模拟量输出信号 。 AO输出一般有 4-20mA、 0-20mA、 0-5V、 1-5V和 0-10V五种类型, 4-20mA为最常用 DCS系统 AO输出, AO输出通常接入电动执行机构、气动执行机构、变频器、电力调整器和工业控制模块等设备,通常每一个被控对象对应一路 AO输出, AO输出点数与被控设备数量相同。
   
    3、DI输入点数计算
   
    DI指进入 DCS系统或 PLC的开关量输入信号 , DI输入必须是无源触点、 TTL或 CMOS电平信号, DI进入 DCS系统或 PLC后常会接通 DC24V或者 DC48V查询电压。
   
    仪表专业DI输入通常来自现场电接点压力表、电接点双金属温度计、电接点水位计、液位开关、流量开关、火焰检测、电接点水位计等仪表的报警触点,每一个报警触点接入DCS系统时计算为一个点DI输入。电气专业DI点数计算较为复杂,文章后面专门介绍。
   
    4、DO输出点数计算
   
    DO指 DCS系统或 PLC发出的控制现场设备的开关量输出信号 ,通常通过中间继电器再接入其他不同电压等级的用电设备。仪表专业 DO输出常用于控制外部指示灯、电磁阀、声光报警器、电气控制和多回转电动执行机构、接触器等设备。 DCS系统控制不同设备其所需要的 DO输出点数不同,以下是常见被控对象 I/O点数 :
   
    ①开关型电动执行机构:
   
    每台执行机构阀位反馈 4-20mA计算 AI输入 1点,阀门正转 /反转控制计算 DO输出 2个点,阀门开到位 /阀门关到位信号计算 DI输入 2个点 ,阀门开过力矩 /关过力矩故障信号计算 DI输入 2点。
   
    ②开关型多回转电动执行机构(AC380V电源):
   
    每台执行机构阀位反馈 4-20mA计算 AI输入 1点 (如无反馈信号则不计算该 AI点数 ),阀门正转 /反转控制计算 DO输出 2个点,阀门开到位 /阀门关到位 (限位开关 )计算 DI输入 2个点,执行器开过力矩 /关过力矩故障信号计算 DI输入 2点。
   
    ③调节型电动执行机构:
   
    每台执行机构阀位反馈计算 AI输入 1点,阀门控制信号计算 AO输出 1个点,执行器故障报警信号计算 AI输入 1个点 (故障报警常见于智能型电动执行机构,如无故障报警信号则不计算 AI点数 )。
   
    ④调节型多回转电动执行机构:
   
    每台执行机构阀位反馈计算 AI输入 1点,执行器 4-20mA控制信号计算 AO输出 1个点, ESD紧急控制信号计算 DO输出 1个点 (ESD紧急控制信号常见于智能型多回转电动执行机构,如无此功能则不计算该 DO点数 ),开过力矩 /关过力矩报警信号计算 DI输入点数 2点。
   
    ⑤变频器:
   
    每台变频器频率反馈计算 AI输入点数 1点,频率给定信号计算 AO输出 1个点,运行 /停止给定指令计算 DO输出 1个点,变频器故障报警计算 DI输入 1个点,故障复位计算 1个 DO输出 1个点,变频器运行状态计算 DI输入 1个点。
   
    如果变频器与通讯方式与DCS系统连接,则只需要计算1个通讯点,不需要计算其他点数。
   
    ⑥如 DCS系统外接电磁阀、指示灯、接触器等设备 ,每个设备计算 DO输出 1点 (如多个设备共用一个控制信号,通常通过增加中间继电器触点方式完成,只需要计算 1个 DO输出 )。
   
    5、电气专业点数计算
   
    ①常规电气控制的DCS系统点数
   
    最简单的电机控制回路需要2个点DI输入,1个点DO输出。每个回路运行状态(来自于接触器辅助触点)计算DI输入1个点,启动/停止控制信号(接接触器线圈)计算DO输出1个点,故障信号(来自热继电器或者电机保护器过载信号)计算DI输入1个点。
   
    电机回路如需要电流显示和就地/远传控制,除计算2个DI、1个DO外,电流信号(来自电流变送器)计算AI输入点数0-3个点(小功率电机通常不用监测电流,则不计算该AI输入点数;大功率三相电机有几相电流需要送入DCS显示就计算几个AI输入点,必须将每一路0-5A电流信号经电流变送器转换为4-20mA信号送DCS,最多3个点);如电机需多地控制,则控制地点选择开关计算1个DI输入。
   
    为便于大家理解,下图是某公司余热发电项目GGD电气柜、现场操作箱和DCS系统三地控制的电气二次控制原理图举例:
   
    电机控制二次回路功能说明:电气柜、现场操作箱上的停止按钮能在任何状态下让电机停止运行;控制地点选择开关可以选择 “本柜控制 ”、 “现场控制 ”和 “DCS控制 ”,选择开关对应位置的启动按钮能启动电机;选择开关在 “DCS控制 ”时,在 DCS系统上才能进行电机启动 /停止操作。
   
    电气元件说明:二次原理图中1SS为电气柜上的停止按钮,1SS1为现场操作箱上的停止按钮;1SB为电气柜上的启动按钮,1SB1为现场操作箱上的启动按钮;DO为DCS系统启动/停止控制输出触点;1HR5为电源指示灯;1HR为电气柜上的运行指示灯,1HR1为现场操作箱上的运行指示灯;1HG为电气柜上的停止指示灯,1HR1为现场操作箱上的停止指示灯;1KK为操作地切换开关;1KH为热继电器;1KM为接触器;1KA为中间继电器;1FU为二次回路保险。
   
    ②降压启动电气控制的DCS系统点数
   
    每个降压启动回路电机全压运行状态信号 (来自于主接触器 1KM1辅助触点 )计算 DI输入 1个点, DCS启动 /停止控制信号 (接接触器线圈 )计算 DO输出 1个点,电气故障信号 (来自热继电器或者电机保护器过载信号 )计算 DI输入 1个点,电机电流信号 (来自三相电流变送器 )计算 AI输入点数 3个点 (电机 A、 B、 C相电流变送器 );如电机需多地控制,则控制地点选择开关状态 (选择 DCS系统控制时 )计算 DI输入 1个点。
   
    为便于大家理解,下图是某公司余热发电项目GGD电气柜、现场操作箱和DCS系统三地控制的降压启动二次回路控制原理图:
   
    ③变频器控制的DCS系统点数
   
    每个变频器运行状态信号(来自于中间继电器触点)计算DI输入1个点,DCS系统启动/停止控制信号(接中间继电器线圈)计算DO输出1个点, 变频故障信号(来自变频器)计算DI输入1个点,故障复位计算DO输出1个点,变频频率反馈信号计算AI输入点数1个点;变频频率给定信号计算AO输出1个点。
   
    ④电机正反转控制的DCS系统点数
   
    电机正转运行状态/反转运行状态(来自接触器辅助触点)计算D1输入2个点,正转故障/反转故障信号(来自热继电器)计算DI输入2个点,正转控制/反转控制(接接触器线圈)计算DO输 出2点,电机电流反馈信号最多计算AI输入3个点(无电流反馈不计算该点)。
   
    ⑤DCS系统兼容PLC功能,复杂的逻辑控制按照实际工程要求来计算 DCS系统 I/O点数 (计算方法与计算 PLC点数方法相同 ),在此不一一罗列说明。
   
    通过以上DCS系统点数计算方法可以迅速统计出实际需要的DCS系统硬件点数,DCS系统实际配置还需要考虑DCS系统冗余,通常按照用户实际需要的DCS系统I/O点数增加20%冗余(教科书书上都是这样说的)。
   
    6、通讯点数如何统计?
   
    DCS系统还有可能与其他系统或带通讯的仪表或装置通讯,那么在前期工作中必须详细统计相关设备的通讯协议类型的数量,这与DCS系统的硬件成本没有多大关系,但与DCS系统组态的工作量及与通讯相关的外围设备配置有关。假如您的DCS系统属于施工方交钥匙工程,你完全不用在此方面费精力;如果你是工程承建方,DCS系统组态自己完成,这个工作就是必需要做的,因为这跟你的施工成本有关。

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