DCS系統設備安裝與電纜端接技術分析

摘 要：DCS（Distributed Control System）是分散控制系統的簡稱，指的是一個由過程控制級和各級過程網絡監控控制級共同組成的、以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便，且可靠性高。現對DCS系統設備安裝與電纜端接進行了有針對性的描述，并對DCS系統設備安裝與電纜端接中發現的問題提出處理措施，為后續其他核電項目DCS系統設備安裝與電纜端接工作提供了參考借鑒。

關鍵詞：設備安裝;電纜端接;典型問題

0? ? 引言

為保證DCS系統整體施工進度，使相關人員充分掌握DCS系統設備安裝與電纜端接工作的施工特點，避免材料浪費和大面積返工，提高施工質量和效率，本文對DCS系統施工技術進行介紹，并對在施工中發現的各種具體問題進行闡述、分析，結合自身經驗提出解決方案，為后續施工提供借鑒、參考。

1? ? DCS系統簡介

DCS指的是一個由過程控制級和安全監控控制級共同組成的、以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，其基本設計思想是分散控制、集中運行操作、分級管理、配置靈活、組態方便，大大增加了電廠控制的可靠性。DCS系統管理可以通過遠程通信控制網絡將那些分散在現場的能執行遠程數據采集和遠程控制管理功能的各種遠程控制站與用于控制數據中心的各種監控操作站進行連接整合起來，共同聯動實現分散控制、集中自動監控與遠程管理。

2? ? DCS系統設備安裝

DCS系統設備按照不同的安全等級劃分為非安全級（NC）和安全級（1E）兩大類。非安全級DCS機柜共有5種類型：現場控制柜、配電柜、服務器柜、網絡柜、網關柜。安全級DCS機柜主要是由反應堆保護機柜、安全設施驅動機柜、安全邏輯機柜、堆芯冷卻監測機柜、后備盤等系統機柜組成。DCS設備安裝時根據設備布置圖在預埋件上定位、畫線，設備并柜后采用螺栓連接或焊接的方式將設備固定在預埋軌上。

3? ? DCS系統電纜端接

DCS系統電纜指的是連接DCS機柜之間的電纜，按其功能可分為電源、控制、測量、接地、通信、網線、光纖電纜，以上幾種電纜分別用B、C、M、E、S、D、G表示。DCS機柜內端子主要類型是TX型端子模塊等。對于DCS系統電纜端接來說，涉及的電纜規格較多，要根據電纜規格和端子的類型使用合適的接線鼻子進行端接。每一盤柜上需要端接的電纜多，尤其是在涉及不同安全級別的電纜進入同一盤柜的情況時，要合理布置、使用合理的施工工藝，嚴格按照圖紙進行施工，確保質量。

4? ? DCS系統安裝出現的問題和解決措施

DCS安裝具有施工周期短、趕工搶點任務重的特點，很多文件圖紙為英文版，大家不容易理解，沒有施工經驗的人甚至不知道在此施工中需要哪些文件，往往造成大面積的修改和返工。下面對在DCS系統安裝中發現的典型問題及解決方案進行總結和反饋，以供參考和借鑒。

4.1? ? 盤柜內布線問題

4.1.1? ? 盤柜內布線問題

DCS系統電纜端接與其他系統相比，復雜性在于DCS系統電纜不僅有A、B回路之分，還有安全級和非安全級之分，不同回路和級別的電纜還有DCS系統外的電纜通常會進入同一盤柜內進行端接，一個盤柜內的電纜數量通常是幾十上百甚至幾百。這樣一來，在有限的空間內既要保證整齊美觀又要滿足設計、安全要求，便成為一項不容易的工作。

4.1.2? ? 解決措施

DCS設備電纜進線孔通常是4個大的方形孔，一般位于盤柜上方，設備內電纜端接位置分別位于盤柜前后的端子排。先將進線孔人為規定為安全級A回路孔、安全級B回路孔、非安全級A回路孔、非安全級B回路孔，然后整理出各種類、各回路、各安全級電纜的數量。但這樣簡單的劃分遠遠不夠，因為盤柜內同一端子排上會有不同種類、不同回路、不同安全級的電纜進行端接，這樣當電纜進入盤柜，電纜線芯在盤柜內就會交叉，而這是不符合設計要求的，因為在《核電廠安全級電氣設備和電路獨立性準則》（GB/T 13286—2008）中有說明：A、B回路之間的電纜有隔離要求，安全級與非安全級的電纜也有隔離要求。一是空間隔離，在空間受限的情況下，最小分隔距離為2.5 cm;二是實體分隔。因此，在安排盤柜進線時，應仔細分析各電纜的端接位置，合理劃分安全級A回路孔、安全級B回路孔、非安全級A回路孔、非安全級B回路孔的位置，使大多數電纜能夠直接滿足布線要求。剩下的涉及交叉的電纜，先統計其到端子排的位置以及此端子排上電纜的數量，再考慮余下的空間，然后進行統一規劃，盡量用空間隔離原則去衡量不同種類、不同回路、不同安全級電纜的布線路徑，有些確實難以實現空間隔離的，就采用實體隔離，比如加金屬軟管等。

4.1.3? ? 取得的效果

（1）在進行電纜端接前，要仔細閱讀DCS系統的各種圖紙，總結發現DCS圖紙通常是一個盤柜一份端接圖，每個盤柜有一份電纜路徑示意圖，還有每個盤柜都有端子排布局圖。要想讓電纜進入盤柜內實現準確布線，必須結合這三種圖紙進行整體考慮。電纜路徑示意圖通常能滿足較大部分電纜的設計要求，余下的部分電纜就根據盤柜內端子排布局情況進行整體考慮，最終讓所有電纜的布線達到設計要求。

（2）在確定好各電纜的進線位置后，提前將各盤柜要進行端接的電纜都做成一個Excel表，在表中明確標明每一根進線孔的標號，現場施工人員穿電纜時只需參照這個表就行，從而降低了現場施工人員的施工難度，同時降低了錯誤率。

（3）在開工前的DCS安全技術交底時，將電纜在盤柜內如何布線及布線原則單獨列項，重點講解，以加強施工人員對隔離原則的理解。

（4）在滿足設計、安全的要求下，還根據現場實際情況，同現場施工人員一起商討合理的工藝布局，最終在盤柜整體施工完畢后，做到了布線工藝的整齊美觀要求。

4.2? ? 施工準備和進度問題

DCS系統安裝除了施工中的各種技術、工藝問題外，施工前準備能否發現問題、能否及時處理到位，也是DCS施工進度能否得到保證的關鍵。

4.2.1? ? DCS房間控制區建立問題

DCS設備安裝對環境要求高，在安裝前必須使房間內溫濕度達到要求，因此必須引入臨時空調，這首先就涉及土建問題。因為DCS安裝時涉及的房間比較集中，因此先規劃好臨時電纜敷設路徑，記錄好需在墻上開孔的數量及位置，以使空調的供電電纜能及時敷設到位。單單統計這些基礎數據還不夠，要想建立控制區，還得讓房間內其他專業的工作在DCS安裝施工前完成。

4.2.2? ? 設備安裝施工邏輯問題

設備安裝有一個邏輯順序，同一房間均是成排安裝，因此安裝前還要考慮到貨情況。一排當中即使有一臺沒到貨都會導致其有一側的設備無法安裝。同時還要考慮到各房間內設備安裝的先后順序，如果不注意這個順序，將會造成嚴重的后果。

4.2.3? ? 材料核查、圖紙消化問題

DCS設備安裝與端接工作涉及的材料種類多，約上百種，圖紙數量大，現場必須使用的圖紙近200份。上百種材料均為英文描述，閱讀難度大，因而必須將實物與描述對上號，再綜合核查材料是否齊全，數量是否足夠，這就需要閱讀DCS系統的各種圖紙文件，然而這個量是相當大的，因此必須保證足夠的時間。

5? ? 結語

隨著近年來我國核電事業的高速發展，人們對于核電站控制的關注度越來越高。核電DCS龐大，分類復雜，概念也容易混淆，通過對DCS設備安裝和電纜端接技術總體脈絡的描述，能使后續項目施工人員更快、更好地掌握施工要領、重點難點，通過對施工中發現的問題進行全面的分析和總結，實現全過程的施工質量控制。

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收稿日期：2020-03-27

作者簡介：季德義（1984—），男，甘肅人，工程師，研究方向：電氣技術。