DCS 系统系统 I/O 点数计算方法点数计算方法 DCS 控制系统点数通常由设计院统计提供,DCS 系统点数是仪表专业 I/O 点 数、 电气专业 I/O 点数和 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 DCS 系统品牌和 DCS 系统造价提供依据 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, 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 DCS 系统点数计算方法: 1、DCS 控制系统 AI 点数如何计算 AI 指进入 DCS 系统或 PLC 的模拟量输入信号从现场可以直接输入 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 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 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 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 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 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 DCS 系统点数计算 2、DCS 控制系统 AO 点数如何计算 AO 指 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 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、DCS 控制系统 DI 点数如何计算 DI 指进入 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 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 DCS 系统时计算为一个点 DI 输入 电气专业 DI 点数计算较 为复杂,文章后面专门介绍 4、DCS 控制系统 DO 点数如何计算 DO 指 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。
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 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 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 DCS 控制系统点数 (1)常规电气控制的 DCS 控制系统点数 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。
下图是 GGD 电气柜、现场操作箱和 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 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 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 DCS 控制系统点数 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 DCS 系 统控制时)计算 DI 输入1个点。
下图是 GGD 电气柜、 现场操作箱和 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 DCS 控制系统点数 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, 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 DCS 控制系统点数 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)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 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DCS控制系统点数计算方法可以迅速统计出实际需要的DCS系统硬 件点数,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 DCS 系统 I/O 点数增加20%系统冗余。