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    DCS系统点数计算方法与点数预算.docx

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    DCS系统点数计算方法与点数预算.docx

    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Al模拟输入点数、AO模拟输出点数、Dl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、DCS系统Al输入点数如何计算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、CUIO0、PllOo和Pt50分度号)、标准电流信号(4-2OmA、0-2OmA)、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Al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Al点计算,只显示该测点的一个温度按1个Al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Al输入。(2)热电阻Al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Al输入点统计算1个Al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Al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、DCS系统AO输出点数如何计算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、0-2OmA、0-5V1-5V和O-IoV五种类型,4-2OmA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、DCS系统Dl输入点数如何计算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,Dl进入DCS系统或PLC后通常会接通DC24V或者DC48V查询电压。仪表专业Dl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Dl输入。电气专业Dl点数计算较为复杂,文章后面专门介绍。4、DCS系统DO输出点数如何计算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Al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Dl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4-2OmA计算Al输入1点(如无反馈信号则不计算该Al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Dl输入2个点,执行器开过力矩/关过力矩故障信号计算Dl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Al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Al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Al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Dl输入点数2点。(5)变频器:每台变频器频率反馈计算Al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Dl输入1个点,故障夏位计算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I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I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、电气专业如何计算DCS系统点数(I)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Dl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Dl输入I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Dl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Al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Al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Al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ISS为电气柜上的停止按钮,ISSl为现场操作箱上的停止按钮;ISB为电气柜上的启动按钮,ISBl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;IHR5为电源指示灯;IHR为电气柜上的运行指示灯,IHRl为现场操作箱上的运行指示灯;IHG为电气柜上的停止指示灯,IHRl为现场操作箱上的停止指示灯;IKK为操作地切换开关;IKH为热继电器;IKM为接触器;IKA为中间继电器;IFU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IKMl辅助触点)计算Dl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Dl输入1个点,电机电流信号(来自三相电流变送器)计算A【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I个点。为便于大家理解,下图是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Dl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Dl输入1个点,故障更位计算DO输出1个点,变频频率反馈信号计算Al输入点数I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Dl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Al输入3个点(无电流反馈不计算该点)。(5)DCS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1/0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。DCS系统I/O点数预算规模大的公司电气和仪表往往分属于两个不同的部门。在有的技改项目中往往会涉及到电气、仪表之间的交叉控制。如果对于对方专业不熟悉,往往在预算DCS系统I/O点数时会感到比较困惑,不知道该如何计算。本文就从常见的电动机直启控制和变频控制分别加以说明。一、技术要点:1、两地控制(无手自动转换开关)、三地控制操作柱(有手自动转换开关,只有在自动状态下DCS操作才有效)2、电气与仪表之间的信号采取“发送制”原则。控制信号(启动、停止、变频给定)由仪表专业发出信号给电气专业,状态信号(电机运行、电机停止、变频故障、频率反馈、电流反馈)由电气专业送给仪表专业。仪表侧DI、DO、AkAo信号分别对应电气侧DO、D【、AO、Al信号。二、具体做法直启回路:单Do对应接触器回路的点动控制,双Do对应接触器回路的自锁控制。星-控制回路变频控制:单DO对应变频器的两线制控制,双DO对应变频器的三线制控制。三、统计方法1、工频控制单DO控制:电机启停DO点1个+电机运行状态反馈DI点1个双Do点控制:电机启动DO点1个+电机停止DO点1个+电机运行状态反馈DI点一个2、变频控制单DO控制:变频启停DO点1个+运行状态反馈DI点1个+频率给定信号AO点1个+频率(或电流)反馈AI点1个+变频故障Dl点1个双DO点控制:变频启动DO点1个+变频停止DO点1个+运行状态反馈Dl点1个+频率给定信号AO点1个+频率(或电流)反馈Al点1个+变频故障Dl点1个注:以上统计均为DCS系统1/0点数

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