DCS集散控制系統(tǒng)供電

王小彥

摘 要：文章介紹DCS集散控制系統(tǒng)供電，以增強DCS集散控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行能力，為生產提供有力的保證。

關鍵詞：DCS集散控制電源供電；故障；原因分析

1 DCS集散系統(tǒng)交流設備供電方式

目前，DCS集散控制系統(tǒng)在現代工業(yè)過程自動化控制中，發(fā)揮著越來越重要的作用。DCS系統(tǒng)交流設備供電必須采用UPS供電。對于集控室機柜的風機、照明可采用普通電源供電。UPS必須符合下列指標：

1.1 UPS的質量指標

（1）輸入參數。輸入電壓：三相380V±10%或單相220V±10%；輸入頻率：50Hz±3Hz。

（2）輸出參數應符合。電壓：三相四線制380V或220V±10%；頻率：50Hz±3Hz；波形失真率：小于5%。

（3）過載能力為150%定電流10s。

（4）后備電池的選擇應符合下列規(guī)定：a.后備供電時間（即不間斷供電時間）：15min-30min；b.充電性能：2h充電至額定容量的80%；c.宜采用密封免維護鉛酸電池，也可采用鍋鎳電池。

（5）UPS應具有故障報警及保護功能，并帶報替輸出接點。

（6）UPS應具有維護旁路功能。

（7）UPS的平均無故障工作時間（MTBF）不應小于150000h。

1.2 DCS系統(tǒng)供電方式

1.2.1 供電方式

整個系統(tǒng)交流設備供電功能分開，分別由兩路獨立的UPS電源供電，如圖1所示。圖1中的虛線框代表供電的負荷設備，這些設備分成冗余的A，B兩列，這兩列負荷設備分別由兩路不同的UPS電源（A路電源和B路電源）供電。該供電方式的優(yōu)點是單列電源的負荷較小；缺點是一路電源故障時，系統(tǒng)部分設備不能正常工作。例如光盤存儲設備只掛在一路電源上，當這路電源故障時，將造成系統(tǒng)的部分功能喪失。啟停或檢修電源時，須對相應的負荷設備進行事先處理。如果在供電時設備狀態(tài)不安全，電源的涌流和沖擊可能損壞負荷設備，一些企業(yè)就出現過類似的問題。

圖1

1.2.2 供電方式

整個系統(tǒng)合在一起，由2路互相冗余的電源供電，如圖2所示。設備在正常工作時，一路電源供電，另一路電源后備，同時由UPS切換。該供電方式的優(yōu)點是：當一路電源故障時，整個系統(tǒng)仍能保證正常運行，且不會損失系統(tǒng)的任何一部分功能；電源的啟停和檢修不影響負荷設備，無須對負荷設備進行處理。缺點是單列電源負荷較大，投資增加。但從DCS設備的投資上講，由于計算機、服務器和網絡設備的價格遠遠高于電源UPS的價格。因此，供電方式②性價比較高。同時，其使用維護也比較方便。可以對兩路供電中的任意一路單獨停運進行維護，而不會對設備造成影響；另外，只要供電正常，可以將UPS切換到旁路進行維護，而對負荷沒有影響。

圖2

權衡以上兩種供電方式，第②種關鍵，在于UPS和切換電路的可靠性，由于是雙路供電，因此可靠性更重要地取決于切換電路，切換時間必須小于系統(tǒng)所要求的不斷電時間。根據目前電源切換電路的應用情況看，這樣的電源切換技術和切換電路已非常成熟，新裝置中大多數A/B路電源切換都采用類似的切換技術，可靠性相當高，很少發(fā)生電源切換不成功的情況，除非兩路電源同時故障，這樣的概率本身很低，也可以通過采用完全獨立的兩路電源進一步降低兩路電源同時故障的概率。正是由于電源切換電路集成到了UPS內部，從而簡化了接口和電路，可靠性進一步得到了提高。

2 DCS集散系統(tǒng)直流設備的供電方式

DCS系統(tǒng)中有些設備是采用直流供電。例如：橫河DCS卡件DI、DO，大多數項目的電磁閥、有毒氣體、可燃氣器分析儀、安全柵、隔離器等都是采用直流24VDC供電。對于直流供電，直流穩(wěn)壓電源必須符合下列要求：（1）安全等級不低于I級；（2）應具有輸出電壓上、下線報警及輸出電流過電流報警功能；（3）應具有輸出過電流或負載短路時的自動保護功能；（4）必須具有負載平衡功能。

2.1 供電方式

整個系統(tǒng)直流設備供電功能分開，即DCS卡件所需24VDC和其它需要24VDC供電設備分開，分別由兩組獨立的24VDC電源匯流母排供電，如圖3所示，采用N+1方式。

圖3

這種供電方式，優(yōu)點是穩(wěn)壓電源中有一臺故障，并不影響負載正常工作，而且所有電源負載平衡，供電成本低。缺點是，若有多臺穩(wěn)壓電源故障，就無法保證所有負荷正常工作。

2.2 供電方式

整個系統(tǒng)直流設備供電功能分開，即DCS卡件所需24VDC和其它需要24VDC供電設備分開，分別由兩組獨立的24VDC電源匯流母排供電，如圖4所示，采用1：1方式。

圖4

這種供電方式，優(yōu)點是如果24VDC穩(wěn)壓電源中有多臺故障，并不影響負載正常工作，而且所有電源負載平衡。缺點是供電成本高。

以上是我在設計DCS系統(tǒng)供電中的一些經驗。針對不同項目，在設計DCS系統(tǒng)供電時，既要滿足DCS系統(tǒng)要求，又要考慮成本，選用合適供電方式。

參考文獻

[1]SH3082-2003T.石油化工儀表供電設計規(guī)范[S].

[2]YOKOGAWADCS.安裝指導書TI33Q01J10-01E[Z].