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化工DCS系统点数计算方法

文章出处: 人气:发表时间:2018-12-12 21:40:31

  DCS控制系统点数通常由设计院统计提供,化工DCS系统点数是仪表专业I/O点数、电气专业I/O点数和化工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化工DCS系统品牌和化工DCS系统造价提供依据。

  化工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,化工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化工DCS系统点数计算方法:

  1、化工DCS系统AI输入点数如何计算

  AI指进入化工DCS系统或plc的模拟量输入信号。从现场可以直接输入化工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化工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在送入化工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化工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

  每一路送入化工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,方便化工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化工DCS系统点数计算。

  2、化工DCS系统AO输出点数如何计算

  AO指化工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为最常用化工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、化工DCS系统DI输入点数如何计算

  DI指进入化工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进入化工DCS系统或PLC后通常会接通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化工DCS系统时计算为一个点DI输入。

  4、化工DCS系统DO输出点数如何计算

  DO指化工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。

  化工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化工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)如化工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、电气专业如何计算化工DCS系统点数

  (1)常规电气控制的化工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GGD电气柜、现场操作箱和化工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,在化工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为化工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化工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(选择化工DCS系统控制时)计算DI输入1个点。

  为便于大家理解,下图是某电气柜、现场操作箱和化工DCS系统三地控制的降压启动二次回路控制原理图

  (3)变频器控制的化工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,化工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)电机正反转控制的化工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)。

  (5)化工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化工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。

  通过以上化工DCS系统点数计算方法可以迅速统计出实际需要的化工DCS系统硬件点数,化工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化工DCS系统I/O点数增加20%冗余。


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