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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2.5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%=19.2VDC)即可吸合,它的最大连续工作电压为110%的标称值(24*110%=26.4VDC),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2.5A,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SAK2.5EN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:
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