淺談DCS控制系統(tǒng)的供電技術(shù)

劉曉川

摘 要：主要對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用的電源供電方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，并分析了電源系統(tǒng)的隔離技術(shù)和冗余電源設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，從而達(dá)到抗干擾的目的。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；抗干擾；隔離技術(shù)；冗余供電

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）18-0034-02

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的用電范圍較廣，影響面較大，因此，必須保證電源的質(zhì)量。如果工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)被嚴(yán)重干擾，那么整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也會(huì)受到嚴(yán)重的損壞，因此，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)在很大程度上對(duì)控制系統(tǒng)的安全性造成直接影響。DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)受以下幾個(gè)因素的影響：電源系統(tǒng)的抗干擾性；DCS 的供電應(yīng)不受外部設(shè)備失電的影響；控制系統(tǒng)要求斷電場(chǎng)合的供電電源沒(méi)有重復(fù)配置等。

1 電源的供電方式

1.1 分相供電

電源線的應(yīng)用會(huì)在很大程度上對(duì)干擾系統(tǒng)造成影響，所以在配置供電線路時(shí)，那些會(huì)引起較大干擾的設(shè)備和測(cè)控裝置建議由配電室用屏蔽電纜分不同的線路進(jìn)行供電，如圖1所示。

摘 要：主要對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用的電源供電方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，并分析了電源系統(tǒng)的隔離技術(shù)和冗余電源設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，從而達(dá)到抗干擾的目的。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；抗干擾；隔離技術(shù)；冗余供電

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）18-0034-02

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的用電范圍較廣，影響面較大，因此，必須保證電源的質(zhì)量。如果工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)被嚴(yán)重干擾，那么整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也會(huì)受到嚴(yán)重的損壞，因此，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)在很大程度上對(duì)控制系統(tǒng)的安全性造成直接影響。DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)受以下幾個(gè)因素的影響：電源系統(tǒng)的抗干擾性；DCS 的供電應(yīng)不受外部設(shè)備失電的影響；控制系統(tǒng)要求斷電場(chǎng)合的供電電源沒(méi)有重復(fù)配置等。

1 電源的供電方式

1.1 分相供電

電源線的應(yīng)用會(huì)在很大程度上對(duì)干擾系統(tǒng)造成影響，所以在配置供電線路時(shí)，那些會(huì)引起較大干擾的設(shè)備和測(cè)控裝置建議由配電室用屏蔽電纜分不同的線路進(jìn)行供電，如圖1所示。

1.2.2 動(dòng)力設(shè)備分開(kāi)供電

變壓器的使用因電子控制裝置的需求不同而有所不同，使用高壓母線能夠解決上述問(wèn)題。低壓動(dòng)力負(fù)載作業(yè)間隔時(shí)間較短所帶來(lái)的干擾會(huì)較大，而電網(wǎng)的使用可以起到抑制干擾的作用，并使之衰減，所以，相對(duì)于低壓動(dòng)力電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，高電壓母線所產(chǎn)生的噪聲要小。

2 對(duì)電源系統(tǒng)的隔離

2.1 對(duì)交流供電系統(tǒng)的隔離

交流供電系統(tǒng)能夠產(chǎn)生諧波，在遇到雷雨天氣時(shí)會(huì)受到影響，或頻率較高時(shí)都會(huì)產(chǎn)生干擾，為了避免這種情況的發(fā)生，需要對(duì)控制交流電源的相應(yīng)裝置和其他相關(guān)電氣設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。以前，為了減少交流供電系統(tǒng)在不同情況下產(chǎn)生的干擾，通常采取1∶1隔離變壓器提供電源的措施。采用該措施能夠有效減少由電網(wǎng)尖峰脈沖造成的干擾及其帶來(lái)的影響。但是，一般的變壓器無(wú)法達(dá)到這樣的效果，雖然在兩個(gè)繞組之間加入了絕緣裝置，對(duì)一側(cè)產(chǎn)生的噪聲電壓和電流具有抑制和隔離作用，但分布電容的存在會(huì)使交流電網(wǎng)中的噪聲耦合到二次側(cè)。

2.2 對(duì)直流供電系統(tǒng)的隔離

采用DC-DC變換器可以起到完全脫離直流電源的效果。這種變換器的使用使得之前被分開(kāi)進(jìn)行供電作業(yè)的裝置也能夠滿足供電需求，原因是用于供電作業(yè)的電源的輸入回路和輸出回路被分開(kāi)了，DC-DC變換器的使用有效降低了電磁干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。如果需要將相應(yīng)的控制裝置與其他用電裝置的核心系統(tǒng)分開(kāi)控制，那么就需要為它們配備不同的直流供電系統(tǒng)，以滿足需求。

3 電源系統(tǒng)的冗余技術(shù)

3.1 雙交流電源的冗余技術(shù)

在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行供電時(shí)，選擇雙交流電源冗余的交流供電方式可以提高供電系統(tǒng)的可靠性。由不同的變電站引出兩路電源，當(dāng)一路出現(xiàn)故障時(shí)，兩路電源間能進(jìn)行自動(dòng)切換。雙交流電源冗余技術(shù)能夠在低壓時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，并實(shí)現(xiàn)兩路電源的自動(dòng)切換。

3.2 UPS電源的冗余設(shè)計(jì)

UPS電源的使用能夠?qū)τ?jì)算機(jī)起到很好的保護(hù)作用。雖然UPS具有很好的安全性，但在供電條件發(fā)生變化時(shí)，某些因素也會(huì)使其發(fā)生故障，包括本身電器裝置的老化、某個(gè)元件提前失效等。采用雙機(jī)熱備（冗余技術(shù)）可以使DCS控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到保證，而且DCS控制系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的核心裝置。兩臺(tái)UPS交流電源分別是主機(jī)（1#UPS）和備用機(jī)（2#UPS），后者的輸出端可接至前者的旁路電源輸入端，兩個(gè)主機(jī)的電源輸入可以采用一個(gè)市電電源。一開(kāi)始，由主機(jī)為控制系統(tǒng)供電。如果主機(jī)遇到問(wèn)題無(wú)法正常供電，就會(huì)自動(dòng)切換至備用機(jī)，由備用機(jī)繼續(xù)為控制系統(tǒng)供電。當(dāng)主機(jī)能夠再次作業(yè)時(shí)，相應(yīng)的開(kāi)關(guān)就會(huì)自動(dòng)由備用機(jī)轉(zhuǎn)到主機(jī)上，這樣，主機(jī)又能夠繼續(xù)為控制系統(tǒng)供電了。為了保證切換中供電的持續(xù)性，需要利用嚴(yán)密的電路對(duì)靜態(tài)開(kāi)關(guān)的切換進(jìn)行控制。

摘 要：主要對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用的電源供電方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，并分析了電源系統(tǒng)的隔離技術(shù)和冗余電源設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，從而達(dá)到抗干擾的目的。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；抗干擾；隔離技術(shù)；冗余供電

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）18-0034-02

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的用電范圍較廣，影響面較大，因此，必須保證電源的質(zhì)量。如果工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)被嚴(yán)重干擾，那么整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也會(huì)受到嚴(yán)重的損壞，因此，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)在很大程度上對(duì)控制系統(tǒng)的安全性造成直接影響。DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)受以下幾個(gè)因素的影響：電源系統(tǒng)的抗干擾性；DCS 的供電應(yīng)不受外部設(shè)備失電的影響；控制系統(tǒng)要求斷電場(chǎng)合的供電電源沒(méi)有重復(fù)配置等。

1 電源的供電方式

1.1 分相供電

電源線的應(yīng)用會(huì)在很大程度上對(duì)干擾系統(tǒng)造成影響，所以在配置供電線路時(shí)，那些會(huì)引起較大干擾的設(shè)備和測(cè)控裝置建議由配電室用屏蔽電纜分不同的線路進(jìn)行供電，如圖1所示。

摘 要：主要對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用的電源供電方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，并分析了電源系統(tǒng)的隔離技術(shù)和冗余電源設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，從而達(dá)到抗干擾的目的。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；抗干擾；隔離技術(shù)；冗余供電

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）18-0034-02

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的用電范圍較廣，影響面較大，因此，必須保證電源的質(zhì)量。如果工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)被嚴(yán)重干擾，那么整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也會(huì)受到嚴(yán)重的損壞，因此，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)在很大程度上對(duì)控制系統(tǒng)的安全性造成直接影響。DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)受以下幾個(gè)因素的影響：電源系統(tǒng)的抗干擾性；DCS 的供電應(yīng)不受外部設(shè)備失電的影響；控制系統(tǒng)要求斷電場(chǎng)合的供電電源沒(méi)有重復(fù)配置等。

1 電源的供電方式

1.1 分相供電

電源線的應(yīng)用會(huì)在很大程度上對(duì)干擾系統(tǒng)造成影響，所以在配置供電線路時(shí)，那些會(huì)引起較大干擾的設(shè)備和測(cè)控裝置建議由配電室用屏蔽電纜分不同的線路進(jìn)行供電，如圖1所示。

1.2.2 動(dòng)力設(shè)備分開(kāi)供電

變壓器的使用因電子控制裝置的需求不同而有所不同，使用高壓母線能夠解決上述問(wèn)題。低壓動(dòng)力負(fù)載作業(yè)間隔時(shí)間較短所帶來(lái)的干擾會(huì)較大，而電網(wǎng)的使用可以起到抑制干擾的作用，并使之衰減，所以，相對(duì)于低壓動(dòng)力電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，高電壓母線所產(chǎn)生的噪聲要小。

2 對(duì)電源系統(tǒng)的隔離

2.1 對(duì)交流供電系統(tǒng)的隔離

交流供電系統(tǒng)能夠產(chǎn)生諧波，在遇到雷雨天氣時(shí)會(huì)受到影響，或頻率較高時(shí)都會(huì)產(chǎn)生干擾，為了避免這種情況的發(fā)生，需要對(duì)控制交流電源的相應(yīng)裝置和其他相關(guān)電氣設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。以前，為了減少交流供電系統(tǒng)在不同情況下產(chǎn)生的干擾，通常采取1∶1隔離變壓器提供電源的措施。采用該措施能夠有效減少由電網(wǎng)尖峰脈沖造成的干擾及其帶來(lái)的影響。但是，一般的變壓器無(wú)法達(dá)到這樣的效果，雖然在兩個(gè)繞組之間加入了絕緣裝置，對(duì)一側(cè)產(chǎn)生的噪聲電壓和電流具有抑制和隔離作用，但分布電容的存在會(huì)使交流電網(wǎng)中的噪聲耦合到二次側(cè)。

2.2 對(duì)直流供電系統(tǒng)的隔離

采用DC-DC變換器可以起到完全脫離直流電源的效果。這種變換器的使用使得之前被分開(kāi)進(jìn)行供電作業(yè)的裝置也能夠滿足供電需求，原因是用于供電作業(yè)的電源的輸入回路和輸出回路被分開(kāi)了，DC-DC變換器的使用有效降低了電磁干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。如果需要將相應(yīng)的控制裝置與其他用電裝置的核心系統(tǒng)分開(kāi)控制，那么就需要為它們配備不同的直流供電系統(tǒng)，以滿足需求。

3 電源系統(tǒng)的冗余技術(shù)

3.1 雙交流電源的冗余技術(shù)

在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行供電時(shí)，選擇雙交流電源冗余的交流供電方式可以提高供電系統(tǒng)的可靠性。由不同的變電站引出兩路電源，當(dāng)一路出現(xiàn)故障時(shí)，兩路電源間能進(jìn)行自動(dòng)切換。雙交流電源冗余技術(shù)能夠在低壓時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，并實(shí)現(xiàn)兩路電源的自動(dòng)切換。

3.2 UPS電源的冗余設(shè)計(jì)

UPS電源的使用能夠?qū)τ?jì)算機(jī)起到很好的保護(hù)作用。雖然UPS具有很好的安全性，但在供電條件發(fā)生變化時(shí)，某些因素也會(huì)使其發(fā)生故障，包括本身電器裝置的老化、某個(gè)元件提前失效等。采用雙機(jī)熱備（冗余技術(shù)）可以使DCS控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到保證，而且DCS控制系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的核心裝置。兩臺(tái)UPS交流電源分別是主機(jī)（1#UPS）和備用機(jī)（2#UPS），后者的輸出端可接至前者的旁路電源輸入端，兩個(gè)主機(jī)的電源輸入可以采用一個(gè)市電電源。一開(kāi)始，由主機(jī)為控制系統(tǒng)供電。如果主機(jī)遇到問(wèn)題無(wú)法正常供電，就會(huì)自動(dòng)切換至備用機(jī)，由備用機(jī)繼續(xù)為控制系統(tǒng)供電。當(dāng)主機(jī)能夠再次作業(yè)時(shí)，相應(yīng)的開(kāi)關(guān)就會(huì)自動(dòng)由備用機(jī)轉(zhuǎn)到主機(jī)上，這樣，主機(jī)又能夠繼續(xù)為控制系統(tǒng)供電了。為了保證切換中供電的持續(xù)性，需要利用嚴(yán)密的電路對(duì)靜態(tài)開(kāi)關(guān)的切換進(jìn)行控制。

摘 要：主要對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用的電源供電方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，并分析了電源系統(tǒng)的隔離技術(shù)和冗余電源設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，從而達(dá)到抗干擾的目的。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；抗干擾；隔離技術(shù)；冗余供電

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）18-0034-02

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的用電范圍較廣，影響面較大，因此，必須保證電源的質(zhì)量。如果工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)被嚴(yán)重干擾，那么整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也會(huì)受到嚴(yán)重的損壞，因此，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)在很大程度上對(duì)控制系統(tǒng)的安全性造成直接影響。DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)受以下幾個(gè)因素的影響：電源系統(tǒng)的抗干擾性；DCS 的供電應(yīng)不受外部設(shè)備失電的影響；控制系統(tǒng)要求斷電場(chǎng)合的供電電源沒(méi)有重復(fù)配置等。

1 電源的供電方式

1.1 分相供電

電源線的應(yīng)用會(huì)在很大程度上對(duì)干擾系統(tǒng)造成影響，所以在配置供電線路時(shí)，那些會(huì)引起較大干擾的設(shè)備和測(cè)控裝置建議由配電室用屏蔽電纜分不同的線路進(jìn)行供電，如圖1所示。

摘 要：主要對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用的電源供電方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，并分析了電源系統(tǒng)的隔離技術(shù)和冗余電源設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，從而達(dá)到抗干擾的目的。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；抗干擾；隔離技術(shù)；冗余供電

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）18-0034-02

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的用電范圍較廣，影響面較大，因此，必須保證電源的質(zhì)量。如果工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)被嚴(yán)重干擾，那么整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也會(huì)受到嚴(yán)重的損壞，因此，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)在很大程度上對(duì)控制系統(tǒng)的安全性造成直接影響。DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)受以下幾個(gè)因素的影響：電源系統(tǒng)的抗干擾性；DCS 的供電應(yīng)不受外部設(shè)備失電的影響；控制系統(tǒng)要求斷電場(chǎng)合的供電電源沒(méi)有重復(fù)配置等。

1 電源的供電方式

1.1 分相供電

電源線的應(yīng)用會(huì)在很大程度上對(duì)干擾系統(tǒng)造成影響，所以在配置供電線路時(shí)，那些會(huì)引起較大干擾的設(shè)備和測(cè)控裝置建議由配電室用屏蔽電纜分不同的線路進(jìn)行供電，如圖1所示。

1.2.2 動(dòng)力設(shè)備分開(kāi)供電

變壓器的使用因電子控制裝置的需求不同而有所不同，使用高壓母線能夠解決上述問(wèn)題。低壓動(dòng)力負(fù)載作業(yè)間隔時(shí)間較短所帶來(lái)的干擾會(huì)較大，而電網(wǎng)的使用可以起到抑制干擾的作用，并使之衰減，所以，相對(duì)于低壓動(dòng)力電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，高電壓母線所產(chǎn)生的噪聲要小。

2 對(duì)電源系統(tǒng)的隔離

2.1 對(duì)交流供電系統(tǒng)的隔離

交流供電系統(tǒng)能夠產(chǎn)生諧波，在遇到雷雨天氣時(shí)會(huì)受到影響，或頻率較高時(shí)都會(huì)產(chǎn)生干擾，為了避免這種情況的發(fā)生，需要對(duì)控制交流電源的相應(yīng)裝置和其他相關(guān)電氣設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。以前，為了減少交流供電系統(tǒng)在不同情況下產(chǎn)生的干擾，通常采取1∶1隔離變壓器提供電源的措施。采用該措施能夠有效減少由電網(wǎng)尖峰脈沖造成的干擾及其帶來(lái)的影響。但是，一般的變壓器無(wú)法達(dá)到這樣的效果，雖然在兩個(gè)繞組之間加入了絕緣裝置，對(duì)一側(cè)產(chǎn)生的噪聲電壓和電流具有抑制和隔離作用，但分布電容的存在會(huì)使交流電網(wǎng)中的噪聲耦合到二次側(cè)。

2.2 對(duì)直流供電系統(tǒng)的隔離

采用DC-DC變換器可以起到完全脫離直流電源的效果。這種變換器的使用使得之前被分開(kāi)進(jìn)行供電作業(yè)的裝置也能夠滿足供電需求，原因是用于供電作業(yè)的電源的輸入回路和輸出回路被分開(kāi)了，DC-DC變換器的使用有效降低了電磁干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。如果需要將相應(yīng)的控制裝置與其他用電裝置的核心系統(tǒng)分開(kāi)控制，那么就需要為它們配備不同的直流供電系統(tǒng)，以滿足需求。

3 電源系統(tǒng)的冗余技術(shù)

3.1 雙交流電源的冗余技術(shù)

在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行供電時(shí)，選擇雙交流電源冗余的交流供電方式可以提高供電系統(tǒng)的可靠性。由不同的變電站引出兩路電源，當(dāng)一路出現(xiàn)故障時(shí)，兩路電源間能進(jìn)行自動(dòng)切換。雙交流電源冗余技術(shù)能夠在低壓時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，并實(shí)現(xiàn)兩路電源的自動(dòng)切換。

3.2 UPS電源的冗余設(shè)計(jì)

UPS電源的使用能夠?qū)τ?jì)算機(jī)起到很好的保護(hù)作用。雖然UPS具有很好的安全性，但在供電條件發(fā)生變化時(shí)，某些因素也會(huì)使其發(fā)生故障，包括本身電器裝置的老化、某個(gè)元件提前失效等。采用雙機(jī)熱備（冗余技術(shù)）可以使DCS控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到保證，而且DCS控制系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的核心裝置。兩臺(tái)UPS交流電源分別是主機(jī)（1#UPS）和備用機(jī)（2#UPS），后者的輸出端可接至前者的旁路電源輸入端，兩個(gè)主機(jī)的電源輸入可以采用一個(gè)市電電源。一開(kāi)始，由主機(jī)為控制系統(tǒng)供電。如果主機(jī)遇到問(wèn)題無(wú)法正常供電，就會(huì)自動(dòng)切換至備用機(jī)，由備用機(jī)繼續(xù)為控制系統(tǒng)供電。當(dāng)主機(jī)能夠再次作業(yè)時(shí)，相應(yīng)的開(kāi)關(guān)就會(huì)自動(dòng)由備用機(jī)轉(zhuǎn)到主機(jī)上，這樣，主機(jī)又能夠繼續(xù)為控制系統(tǒng)供電了。為了保證切換中供電的持續(xù)性，需要利用嚴(yán)密的電路對(duì)靜態(tài)開(kāi)關(guān)的切換進(jìn)行控制。