DCS与外配现场的接线.docx

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DCS与外配现场的接线

工程应用中DCS系统只是相当于人的大脑，它收集信息、做出判断、发出指令，而这些信息的来源和指令的实现则必须依靠外部设备。

现场的执行者，通常是一些执行机构和检测单元，执行机构如电动调节阀、气动调节阀、电磁阀、电动门、电机、泵等，检测单元如热电阻、热电偶、变送器等。

我们这里所说的“外配”，主要是指必要时连接DCS与执行机构、DCS与检测单元的中间设备:

常用的DCS输入信号：

4-20mA（直）（电）流信号（AI）

Pt100热电阻信号（AI）

热电偶mv（电压）信号（AI）

开关量信号（DI）

常用的DCS输出信号：

4-20mA（直）（电）流信号（AO）

开关量信号（DO）

一、对于AI、AO信号，

其外配主要指安全栅、电量变送器、频率变送器，以及必要时配置的空开、直流电源等。

在工程项目中，有防爆要求的场所与无防爆要求的场所之间存在模拟量信号（AI、AO）关系时，要考虑用安全栅进行隔离，根据信号的类型选用相应的安全栅。

目前我公司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。

齐纳安全栅不需要外部供电，而隔离式安全栅则需要外部24VDC供电。

齐纳安全栅

（配变送器）：

齐纳安全栅

（配Pt100）：

隔离式安全栅

（配变送器）：

对模拟量的强电信号（如0-50A的电机电流），要通过互感器（一般用户自己配置），再用电量变送器转换成标准的4-20mA信号后才能接至卡件。

电量变送器：

二、对于DI信号，

其外配主要指隔离用的继电器和必要时配置的空开、直流电源等。

在工程项目中，当遇到有源的开关量信号输入DCS或为了提高采样的可靠性时（SP363卡提供的是12伏的查询电压），必须采用继电器隔离。

继电器型号要根据信号的类型（主要是电压等级，一般有24VDC、220VAC、380VAC）选用，由有源开关量信号控制继电器线包的供电，继电器输出触点作为DCS卡件的输入信号。

无源的开关量信号输入时采用SP590端子板或接线端子。

三、对于DO信号，

其外配主要指起放大和隔离作用的继电器、接触器，以及必须配备的空开、直流电源等。

由于DCS系统中工艺上的局限性（电子元器件、线路板），其DO仅能驱动低电压、小电流的负载或输出无源信号。

比如我公司的DO卡,每点负载电流仅为50mA/24VDC,基本上都需要通过继电器的放大以后才能拖动负载，此为继电器的扩展作用,继电器的扩展作用还指其输出有多个触点，可实现不同的组合。

DO继电器原理图：

对于常规负载（220VAC时小于5培,24VDC时小于安培），选用小型普通继电器（如RM2S-U等），但如果需要驱动的是大容量的负载，应考虑选用接触器或其他方式。

特别要注意的是当驱动设备为直流负载时，要根据其电流、电压慎重选择适用的继电器或接触器，以满足其容量要求。

直流负载继电器原理图：

如果被调设备的动作过于频繁，如采用PAT卡输出开、关两付触点作调节用时，其开关量输出应考虑用固态继电器，以适应其频繁的动作要求。

PAT卡配固态继电器原理图：

继电器的隔离作用，指它能使DCS系统的DO信号通过继电器的触点延伸到电气的二次回路中（如电动机的启、停回路，电动门的控制回路）。

电气二次回路主要是区别于电气一次回路而言，电气一次回路指设备强电回路（如给电动机供电的三相380VAC、6KVAC回路），电气二次回路指的是控制回路。

四、继电器

继电器的分类：

继电器按线包特性分有电压型、电流型等，继电器按功能分有普通继电器（瞬时动作）、时间继电器（延时动作）、固态继电器（适合频繁动作）等。

我们常用的是小型普通继电器，属于电压继电器，就是当串接在回路中的继电器线圈（通常称为线包）两端的压降达到一定值时（如24VDC），继电器吸合，其触点动作。

继电器的一个重要参数是线包电压，我们常用的有24VDC和220VAC两种线包电压的继电器。

继电器的线包有一些特性，以我们常用的和泉RM2S-U继电器为例：

线包电压在标称值24VDC的80%时（24*80%=）即可吸合，它的最大连续工作电压为110%的标称值（24*110%=），流经线包的工作电流为37mA（24VDC时）。

继电器的另一个重要参数是触点容量，我们常用的和泉RM2S-U继电器其触点容量在24VDC时最大为，在220VAC时最大为5A。

在有DCS系统和计算机以前，很多复杂的联锁均由继电器实现（如汽机保护），现在如果不考虑动作的时间因素，只要有明确的梯形逻辑图，继电器仍都能实现，所以继电器的应用至今非常广泛。

五、常用的其它外配件

空气开关

空气开关的作用主要有两点：

防止短路和过电流保护。

它的应用主要是电源的分电，及一些用电设备的保护和满足检修、维护的需要。

空开分照明和动力两种：

用于照明的照明型空开冲击电流为5-10倍，而用于动力的动力型空开冲击电流为10-14倍，梅兰日兰的型号分别为C65N-2P-和C65AD-2P-。

当遇到机柜内有开关电源、电量变送器、有源输出，有给系统的控制柜、工程师站、操作员站、打印机台、其他仪表、其他机柜的供电要求时，必须考虑相应的空气开关，以满足用户的检修和安全需要。

直流开关电源

直流开关电源以220VAC或380VAC作为供电电压，输出24VDC。

目前配用的大部分是220VAC供电的西门子电源，输出容量有2A、5A、10A、20A,输出容量大于20A的，其供电电压为380VAC。

直流开关电源主要为继电器线包、现场电磁阀、安全栅等提供电源,常规情况下冗余配置。

六、柜内安装容量

标准机柜作为端子柜时，可合理安装1200只威德米勒端子（普通端子、开关端子、熔断器端子）。

标准机柜作为继电器柜时，可合理安装260只继电器及其端子（如RM2S-U），并包括两只开关电源和两只空开。

标准机柜作为安全栅柜时，可合理安装320只LB900系列齐纳安全栅，包括汇线槽和本安侧端子。

端子柜布置图：

继电器柜布置图：

安全栅柜布置图：