DCS/PLC/ESD供電方式設(shè)計(jì)研究

孫文文 杜俊鵬 (鶴壁煤電股份有限公司化工分公司,河南 鶴壁 458000)

在生產(chǎn)的過(guò)程中，DCS系統(tǒng)主要用于進(jìn)行裝置運(yùn)行過(guò)程的控制，而ESD/PLC主要進(jìn)行裝置的安全保護(hù)控制。但就目前來(lái)看，DCS/PLC/ESD系統(tǒng)的供電方式設(shè)計(jì)仍然沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，繼而給裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)了影響。所以，有必要對(duì)DCS/PLC/ESD系統(tǒng)的供電方式進(jìn)行研究，以便更好的進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)供電方式概述

就目前來(lái)看，DCS/PLC/ESD系統(tǒng)的供電方式可以劃分成兩種，即系統(tǒng)外部供電和系統(tǒng)內(nèi)部供電。其中，外部供電方式就是對(duì)主機(jī)電源模塊供電，并且對(duì)輸入/輸出模塊的負(fù)載供電。而內(nèi)部供電方式則是對(duì)機(jī)架上的模塊供電。從電源種類角度來(lái)看，系統(tǒng)的選擇方式可以劃分成幾類，即220VAC、110VAC和24VDC。而在進(jìn)行電源種類選擇時(shí)，則主要需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部電源的配置問(wèn)題。

在系統(tǒng)同時(shí)包含220VAC和24VDC的兩類電源時(shí)，DCS/ESD系統(tǒng)電源冗余結(jié)構(gòu)的本質(zhì)特點(diǎn)遭到了忽略。在這樣的供電方式下，主電源和冗余電源得到了合并，繼而使供電回路各環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)遭到了忽略。所以，這種供電方式有可能引發(fā)UPS系統(tǒng)故障、AC/DC轉(zhuǎn)換器故障、主控開(kāi)關(guān)故障和電纜故障。而任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障，都將造成系統(tǒng)停車(chē)。因?yàn)?，供電系統(tǒng)故障的產(chǎn)生，將導(dǎo)致所有的flex操作站黑屏，繼而造成裝置處于失控狀態(tài)[1]。而在這種情況下，聯(lián)鎖回路電磁閥動(dòng)作將出現(xiàn)，繼而造成裝置的全面停車(chē)。

2 系統(tǒng)供電方案改進(jìn)

對(duì)DCS/PLC/ESD系統(tǒng)的供電方式進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，想要確保裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，則可以用兩臺(tái)同樣的UPS進(jìn)行并聯(lián)供電的實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)講，就是在一臺(tái)UPS系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，由另一臺(tái)UPS完全承擔(dān)裝置的負(fù)荷供電。所以，每臺(tái)UPS額定功率必須要大于總的負(fù)載功率。而兩臺(tái)UPS同時(shí)工作，系統(tǒng)的輸出功率將小于額定功率的50%。首先，在進(jìn)行兩臺(tái)獨(dú)立的UPS供給時(shí)，可以選擇兩路獨(dú)立的電源。而想要進(jìn)行費(fèi)用的節(jié)省，則可以將其中一路采用市電供電。其次，UPS電源需要分別向DCS系統(tǒng)中的控制器、防火墻和底板等單元供電，并給冗余控制器的電源單元供電。再者，在進(jìn)行flex操作站劃分時(shí)，需要按照裝置區(qū)域?qū)γ總€(gè)區(qū)域中的flex進(jìn)行供電，并且保證有兩路獨(dú)立的電源供給。此外，針對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模件，需要向主控器和冗余控制器提供兩路獨(dú)立UPS電源[2]。最后，系統(tǒng)的HM模件沒(méi)有冗余結(jié)構(gòu)，所以只需要提供一路電源。

3 系統(tǒng)供電方式改進(jìn)

在進(jìn)行DCS/PLC/ESD系統(tǒng)供電方式設(shè)計(jì)時(shí)，可以進(jìn)行MFT硬聯(lián)鎖回路供電方式的改進(jìn)。因?yàn)椋琈FT的供電系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)AC/DC轉(zhuǎn)換器的，所以系統(tǒng)在接受24VDC電源的同時(shí)，會(huì)存在多方面的問(wèn)題。一方面，系統(tǒng)是由單路電源供電。所以，一旦UPS、電纜和主開(kāi)關(guān)等任何一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失電。另一方面，在AC/DC轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)失電。而為了解決這一問(wèn)題，則可以采用雙路獨(dú)立供電的AC/DC電源進(jìn)行聯(lián)鎖系統(tǒng)的供電。就目前來(lái)看，具有這種供電方式的電源種類較多。但是，想要確保MFT硬聯(lián)鎖回路的穩(wěn)定性，就需要采用兩種容量完全一致的電源。

4 系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)

作為安全控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，ESD系統(tǒng)對(duì)電源有著十分嚴(yán)格的要求。在進(jìn)行系統(tǒng)的供電設(shè)計(jì)時(shí)，可以將系統(tǒng)的電源模塊劃分成兩塊冗余結(jié)構(gòu)。但是，也可以將電源模塊分成三種結(jié)構(gòu)，即220VAC/110VAC和24VDC。而在進(jìn)行UPS配置時(shí)，除了要考慮品牌問(wèn)題，還要注意幾方面的問(wèn)題。首先，需要使UPS在良好的工作環(huán)境中工作，并定期進(jìn)行UPS內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)和蓄電池狀況的檢查。其次，在進(jìn)行UPS到ESD系統(tǒng)的輸出連接時(shí)，需要使用電纜，并盡量進(jìn)行二者之間的距離的縮短。再者，在采取三取二的控制方式時(shí)，需要使控制的三個(gè)輸出點(diǎn)在不同的三塊卡上，從而避免卡電源故障和卡件損壞給系統(tǒng)帶來(lái)的隱患。此外，針對(duì)UPS供電回路中的電氣設(shè)備，需要進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品的選擇和整定，從而避免供電回路故障造成的供電中斷[3]。就實(shí)際情況而言，一些ESD系統(tǒng)設(shè)計(jì)還對(duì)電源的相關(guān)參數(shù)和狀態(tài)信息有所要求。具體來(lái)講，就是在參數(shù)與系統(tǒng)信息輸入到ESD中后，一旦發(fā)生電源故障，系統(tǒng)就能及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)信息的內(nèi)部處理，并完成故障的報(bào)警提示。所以，在對(duì)DCS/PLC/ESD供電方式進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，還可以從這一方面著手。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，想要進(jìn)行儀表計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的供電不合理問(wèn)題的解決，則需要做好DCS/PLC/ESD系統(tǒng)的供電方式的設(shè)計(jì)。從本文的研究來(lái)看，在進(jìn)行供電設(shè)計(jì)時(shí)，需要按最小單元進(jìn)行分散供電，以便使供電結(jié)構(gòu)具有冗余性。此外，還要采取直流原則進(jìn)行供電方式的設(shè)計(jì)，以便確保裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]葛樹(shù)俊.DCS中嵌入式通信管理機(jī)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D].山東大學(xué),2010.

[2]楊帆.儀表系統(tǒng)接地和供電方案探討[J].儀器儀表用戶,2013,04:72-73+38.

[3]索治斌,董仲喜.自動(dòng)控制系統(tǒng)供電裝置優(yōu)化方式總結(jié)[J].河南化工,2014,12:51-52.