關于DCS模擬量信號接線方式

摘 要：DCS系統（Distributed Control System）也叫集中分散控制系統，其特點是“集中控制，危險分散”。本文主要介紹DCS中常見模擬量輸入和輸出信號的硬件接線及其卡件內部的跳線設置。

關鍵詞：模擬量信號；數據采集；跳線設置；冗余

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A

一、概述

DCS系統（Distributed Control System）也叫集中分散控制系統，其特點是“集中控制，危險分散”。DCS系統通過控制站采集現場的各種現場信號，并下達控制室的各種控制命令，這都需要通過輸入輸出（I/O）信號電纜實現控制站和現場的數據通信，而各種不同信號的輸入輸出時需要不同的外圍接線完成的，因此，在控制站的下端需要配置不同的信號端子柜用以實現與現場設備的連接，信號端子柜的類型主要有模擬量輸入、輸出柜，開關量輸入、輸出柜等等。

二、接線方式：

在總結幾年DCS系統現場安裝經驗的基礎上，本文將主要闡述模擬信號的接線情況。詳細描述模擬量信號是如何與控制站的各種卡件連接的以及卡件內部跳線是如何設置的，現以浙大中控的JX-300X型集散控制系統為例，對模擬量信號的接線進行闡述。

1 模擬量輸入信號：對于模擬量輸入信號，常見的有以下幾種，電流信號輸入卡（SP313）、電壓信號輸入卡（SP314）、應變信號輸入卡（SP315）、熱電阻信號輸入卡（SP316）等等，我們以典型的SP313和SP316為例介紹此種接線方式，通常分為二線制輸入（SP313）和三線制輸入（SP316）兩類。

在圖一中，兩線制接線主要用于液位計的液位信號、流量計的流量信號、壓力變送器的壓力信號等等模擬信號，此信號多為4-20mA電流信號。卡件SP313是智能的、帶有模擬量信號調理的四路信號采集卡，并可為四路變送器提供+24V電源。八個接線端子中，每連續的兩個端子為一路信號，每一路都可以選擇是否采用配電功能，可以通過卡件內部的跳線設置，配電設置跳線為卡件的JP1-JP4，JP1-JP4分別對應四路輸入信號的每一路，當短路塊接1—2時說明需要配電，當短路塊接2—3時說明不需要配電，根據現場測量變送器的不同，選擇是否需要卡件供24V電源。選擇需要配電功能的變送器，則信號線和電源線共用，例如我們常見的液位計、壓力變送器等都是電源和信號共用，而對于流量計等不需要配電的變送器，需要另外獨立提供電源。

在圖二中，熱電阻信號輸入卡是一塊專用于測量熱電阻信號的、點點隔離的、可冗余的2路A/D轉換卡，每一路可分別接收Pt100、Cu50兩種熱電阻信號，將其轉換成數字信號傳給主控制卡SP243X，卡件可單獨工作，也可按冗余方式工作。卡件是否冗余的設置為跳線J2，當短路塊接1—2時單卡工作，當短路塊接2—3時，卡件按冗余配置。由于工業現場要求的測溫熱電阻通常都是采用三線制接法，因此需要用SP316熱電阻信號輸入卡，此卡可完成2路溫度信號的采集，第一路接卡件端子A、B、C，第二路接E、F、G。在以上兩圖中，信號流的方向都是從左到右的，即從現場變送器中采集現場的各種信號，送入控制站的模擬量輸入卡件。模擬量輸入信號的接線比較簡單，只需要通過端子排直接接到控制站的卡件既可以實現。

模擬量輸出信號：

在圖中，信號流的方向是從右到左，即從控制站的卡件去往現場儀表設備，SP322模擬信號輸出卡為4路點點隔離型電流信號輸出卡，此卡可以輸出0-10mA或4-20mA電流，可以通過軟件組態選擇，通常接調節閥的閥門定位器，一般用4-20mA電流信號來控制調節閥的開度，4mA時調節閥關閉，而20mA時調節閥全開，中間的電流值對應閥門不同的開度。SP322增加冗余措施，做到了無擾動冗余切換，冗余選擇通過跳線設置，卡件在冗余方式時，J2跳線插上短路塊，單機工作時不需要短路塊，另外，調節閥大多數是通過閥門定位器進行工作的，工作電源一般為24V，所以我們需要進行電壓選擇跳線設置，J4-J7為電壓選擇跳線，分別對應四路輸出口，當短路塊連接1—2時為20V輸出，當短路塊連接2—3時為24V輸出。

結語

以上僅僅對我們控制中常見的模擬量信號連接方式做了簡要介紹，實際中我們也能看到其他的輸入輸出卡件，如開關量信號輸入輸出卡、四路PWM輸出卡、四路SOE信號輸入卡、脈沖量輸入卡、位置調節輸出卡等等，在此不一一介紹，但要注意，我們在應用時除了保證接線的正確外，還學要根據實際工況及組態對卡件內部跳線進行正確設置。

參考文獻

[1]浙大中控技術有限公司DCS系統使用說明書.

[2]何衍慶，黃海燕，黎冰. 集散控制系統原理及應用[M]. 化學工業出版社.