隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,企業(yè)的自動(dòng)化水平也在不斷的提高,高科技的投入也越來(lái)越大。近十年以來(lái),在我國(guó)大型企業(yè)特別是流程行業(yè),作為現(xiàn)代企業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用水平重要體現(xiàn)的DCS系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。
常規(guī)儀表向DCS系統(tǒng)的改進(jìn),盡管在諸多優(yōu)點(diǎn),但仍然有些需要DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)單位必須注意的問(wèn)題:常規(guī)的電三型儀表,基本上是真正的分散式結(jié)構(gòu),一塊表只負(fù)責(zé)一個(gè)輸入或(和)輸出,當(dāng)故障發(fā)生時(shí),只影響到一個(gè)輸入或(和)輸出信號(hào)。但DCS系統(tǒng)則不同,盡管DCS系統(tǒng)秉承集中管理、分散控制的原則,其控制或檢測(cè)的最小單位為一個(gè)通道(即一個(gè)輸入或(和)輸出信號(hào)),但由于DCS系統(tǒng)的固有特性和較嚴(yán)格的環(huán)境條件,勢(shì)必將決定其故障發(fā)生時(shí)并不會(huì)如此簡(jiǎn)單,如通訊故障、電源故障、電纜故障的發(fā)生可能要影響局部設(shè)備、部分裝置乃至整個(gè)裝置的操作安全。因此,對(duì)于DCS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)維護(hù)人員,有必要加強(qiáng)對(duì)DCS系統(tǒng)安全問(wèn)題的重視,以期盡量避免或減少故障的發(fā)生,確保服務(wù)裝置的安全。
根據(jù)多年的開(kāi)發(fā)維護(hù)實(shí)踐,我認(rèn)為,DCS系統(tǒng)的安全從不外乎兩個(gè)方面:軟件和硬件。從軟件上看,主要包括系統(tǒng)軟件、組態(tài)及開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件。由于現(xiàn)在常見(jiàn)的DCS系統(tǒng)如HONEYWELL、YOKOGAWA、FOXBORO、ABB、FISHER_ROSMENT等公司在系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)方面已經(jīng)相當(dāng)成熟,其對(duì)應(yīng)的組態(tài)軟件也提供了完善的檢驗(yàn)功能,唯一可能存在問(wèn)題的是使用系統(tǒng)提供的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言或工具(如梯形圖、CL語(yǔ)言、TCL語(yǔ)言等)編制的順序程序、聯(lián)鎖程序或其他應(yīng)用程序。這部分問(wèn)題的解決只要在測(cè)試時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格檢查一般不會(huì)存在問(wèn)題。在這里,我想著重對(duì)硬件可能存在的安全問(wèn)題進(jìn)行以下分析和探討:
一般說(shuō)來(lái),DCS系統(tǒng)的安全可以分三個(gè)方面(或階段)來(lái)考慮:
l設(shè)計(jì)方面安全
2集成方面安全
3維護(hù)方面安全
1。設(shè)計(jì)安全:是指在設(shè)計(jì)部門和供應(yīng)商進(jìn)行系統(tǒng)初始配置時(shí)的硬件及環(huán)境設(shè)計(jì)考慮
這是整個(gè)DCS系統(tǒng)安全的關(guān)鍵所在,將直接影響到以下兩個(gè)安全因素和未來(lái)DCS系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這其中包括:
?、怒h(huán)境設(shè)計(jì):如DCS的操作室和機(jī)柜室的布局、地面樣式或地板選擇、墻壁類型、照明方式、地磁電磁干擾、隔斷選擇、隔音效果、空氣潔凈度保證、恒溫、恒濕及通風(fēng)設(shè)計(jì)等,這其中應(yīng)該著重強(qiáng)調(diào)的是恒溫及通風(fēng)設(shè)計(jì)。我們認(rèn)為,在保證DCS系統(tǒng)硬件環(huán)境溫度在23±2℃的基礎(chǔ)上,可以盡量避免選擇集中式空調(diào)或恒溫恒濕空調(diào),以節(jié)約資金并減少空調(diào)維護(hù)難度。保證通風(fēng)能力的原因是在滿足機(jī)房空氣潔凈度要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行新鮮空氣的補(bǔ)充,避免操作室內(nèi)空氣渾濁,影響操作維護(hù)人員安全,比較典型的設(shè)計(jì)可以考慮分體式空調(diào)加過(guò)濾換風(fēng)機(jī)的配置方案。另外,分體式空調(diào)的選擇也很關(guān)鍵,應(yīng)選用進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)名牌產(chǎn)品并雙機(jī)運(yùn)行。當(dāng)然,在資金允許的情況下,選擇質(zhì)量可靠的集中空調(diào)也未嘗不可。但必須注意兩個(gè)問(wèn)題:一是空調(diào)出入風(fēng)道的設(shè)計(jì)位置在考慮調(diào)節(jié)效果的基礎(chǔ)上應(yīng)避面正對(duì)機(jī)柜,防止夏天冷凝水滴落到頂部開(kāi)孔的機(jī)柜內(nèi)部而帶來(lái)設(shè)問(wèn)題;二是由于機(jī)柜室有諸多熱源,應(yīng)考慮機(jī)柜室與操作室的供冷供熱的平衡問(wèn)題。
?、乒╇娂半娫丛O(shè)計(jì):
UPS的選擇:應(yīng)根據(jù)DCS系統(tǒng)的要求選擇合適功率的UPS,UPS備用電池備用間可以根據(jù)系統(tǒng)滿負(fù)荷工作30分鐘來(lái)考慮。由于UPS的故障不可避免,因此,UPS類型應(yīng)考慮能夠在線更換,避免更換或維修UPS影響DCS系統(tǒng)的運(yùn)行。對(duì)于重要裝置應(yīng)考慮雙機(jī)熱備,但就現(xiàn)在的此類雙機(jī)熱備UPS,其同步常出現(xiàn)問(wèn)題而影響后備切換。因此,UPS的選擇應(yīng)慎重。
電源選擇:包括220V交流分電盤和220V→24V(或12V、5V)電源。對(duì)于控制系統(tǒng)應(yīng)保證交直流轉(zhuǎn)換電源冗余,冗余電源輸出應(yīng)通過(guò)肖特基二極管并接(除非源說(shuō)明可以直接輸出并接),并避免冗余電源由一個(gè)交流分電盤供電。一般說(shuō)來(lái),此類電源的配置由DCS系統(tǒng)供貨商提供,但此時(shí)應(yīng)注意,要避免多個(gè)交流電源緊密布置而帶來(lái)的散熱效率不佳的設(shè)計(jì)布局,同時(shí),向供貨商要求提供的同類備用電源應(yīng)不少于實(shí)際配置的20%(每種類型應(yīng)至少有1個(gè)備件)。另外,24VDC電源選擇應(yīng)考慮帶故障報(bào)警輸出功能,并通過(guò)DI卡件輸入DCS進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警;如果確實(shí)沒(méi)有故障輸出報(bào)警,應(yīng)考慮使用并接繼電器的方式間接接入DCS完成。
?、峭L(fēng)及冷卻設(shè)備選擇:應(yīng)保證整個(gè)系統(tǒng)所有設(shè)備的通風(fēng)能力。特別是交直流電源設(shè)備、控制設(shè)備和大功率二極管。機(jī)柜的前后門應(yīng)視內(nèi)部實(shí)際設(shè)備的散熱情況確定是否增加風(fēng)扇等制冷設(shè)備。由于冷凝水問(wèn)題,應(yīng)盡量避免使用頂部直接排風(fēng)方式(特別是DCS系統(tǒng)機(jī)柜),而且,機(jī)柜內(nèi)部最好由提供溫度檢測(cè)報(bào)警。
?、冗^(guò)濾設(shè)備:在保證發(fā)熱設(shè)備通風(fēng)制冷的基礎(chǔ)上,應(yīng)減少灰塵和腐蝕性氣體進(jìn)入機(jī)柜或設(shè)備。因此,必須重視過(guò)濾網(wǎng)的使用。
?、上到y(tǒng)配線:應(yīng)包括由DCS供貨商提供的專用通訊、電源、信號(hào)電線電纜及接地線和由設(shè)計(jì)部門提供的供電(包括220V交流供電線纜和24V直流配電線)、信號(hào)和接地系統(tǒng)線纜:
系統(tǒng)配套通訊、供電、信號(hào)及接地電線纜:應(yīng)檢查其連接質(zhì)量。
220V交流電線纜:主要是向各個(gè)子系統(tǒng),顯示器、打印機(jī)等外設(shè)的供電。根據(jù)實(shí)際消耗功率確定供電線芯截面積,一般應(yīng)選擇不小于2.5mm2的三芯硬銅線。在供電距離較近(如在機(jī)柜內(nèi)部或相臨機(jī)柜),可使用兩條或三條單芯硬線。在供電距離較遠(yuǎn)時(shí),應(yīng)考慮使用鎧甲屏蔽電纜。為避免干擾其它信號(hào),所有交流電線纜應(yīng)走槽盒或穿管(屏蔽絕緣電纜根據(jù)實(shí)際情況可靈活鋪設(shè)),而且,防護(hù)金屬盒或管應(yīng)可靠的接地。
24V直流電線:DCS系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備的外供電一般為系統(tǒng)內(nèi)部提供的24V直流。需要在集成安裝時(shí)的24V供電一般為驅(qū)動(dòng)繼電器輸入輸出、現(xiàn)場(chǎng)變送器等I/O設(shè)備或DCS系統(tǒng)的某些終端板的外供電。一般可選用不小于1mm2的普通電線或銅網(wǎng)屏蔽電纜即可,當(dāng)設(shè)備負(fù)荷電流較大時(shí),截面積可適當(dāng)擴(kuò)大至2.5mm2。
I/O輸入輸出信號(hào):普通信號(hào)線應(yīng)以選擇屏蔽電纜為佳,比如K系列或J系列專用計(jì)算機(jī)控制電纜。在資金緊張時(shí),可考慮使BVV或RVV系列非屏蔽電纜,盡量避免使用電線;熱偶電線或電纜的選擇可根據(jù)資金情況確定。