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专题03：DCS系统电源系统配置

××××发电厂2×135MW循环流化床机组工程DCS投标书
专题3:DCS系统电源系统配置

1. 系统供电
1.1电源要求
DCS系统实现对现场信号的实时监测､记录并对现场进行实时控制,要求系统的电源必须保证连续不间断地供电｡
系统对电源的基本要求如下:
² 电压:单相220VAC + 10% ~ 220VAC–15%
² 频率:50HZ ± 2HZ
² 波形失真率:小于3%
1.2 DCS系统交流电源输入
DCS系统一般配备有电源配电柜,现场提供的两路电源进入配电柜,一路由UPS来,另一路由厂区保安段来,经过分配后,分别供给操作站和I/O控制站等｡
电源切换装置核心设备为进口快速动作接触器,型号为LC1D8008M5,厂家为施耐德的产品,当A路有电时,A路给设备供电,当A路失电即切换为B路供电,切换时间不大于20ms,可以保证计算机不复位｡切换后的电源主要给服务器､操作站､工程师站､通讯站､打印机､SIS等设备供电｡
为了防止供电电压缓慢下降，而又没有到达LC1D8008M5动作阈值，系统设计了SM934：220VAC电源自动切换控制模块，以防止电压渐将导致系统故障。
切换装置原理及经过切换装置供电的图如下面所示:

图1 两路电源连接方式示意图
对于操作员站,电源配电柜通过专用的电源冗余切换装置为它供电｡如图1所示｡
对于服务器,由于它在系统运行中的重要地位,所以互为冗余运行的两台服务器分别由UPS和厂用电供电｡
对于I/O控制站,需要将UPS电源和厂用电分别送给互为冗余的两个电源模块,经过冗余电源输出的24VDC/48VDC供给主控单元或者I/O模块使用,继电器柜和ETS柜等可能使用朝阳电源为继电器供电,其供电原理与I/O控制柜相同｡
如果现场系统没有配备电源配电柜或者现场不能提供双路电源,那么为了保证DCS系统的安全稳定运行,应至少提供一路UPS电源｡

警告:为保证DCS系统的正常运行,DCS系统电源应当单独由供电电源段引来,除了为DCS系统供电以外,不应再为其它高负载设备供电,尤其不能为大的感性负载供电,如电动门,执行器,电动机等｡

最理想的DCS系统供电方式为:厂用一段来220VAC或380VAC经过DCS系统专用的UPS后送入电源配电柜,厂用二段单独引来的220VAC送入电源配电柜｡经过电源配电柜的切换装置输出的电源应以UPS电源为主,因为经过逆变后220VAC电源质量较好,有利于操作站等的稳定运行，如图2所示
图2.系统配电图
2. DCS系统供电
2.1 操作员站(工程师站)､服务器的供电
DCS系统专用操作台出厂时一般都配置了电源接线板和空气开关,由电源配电柜引过来的220VAC电源的直接接入空气开关入口即可｡电源接线板的地线以及公共连接板来的地线都应当连接到操作台柜体的螺钉上,如隔板的固定螺钉｡
采用主机柜安装,每台主机的应当由电源配电柜单独提供一路电源供电,电源一般通过接线端子转接｡电源接线板的地线以及公共连接板来的地线都应当连接到操作台柜体的螺钉上,如隔板的固定螺钉｡
DCS系统的服务器一般安装在服务器柜内,两台互为冗余的服务器分别由UPS电源和厂用电电源来供电,电源一般通过接线端子转接｡电源接线板的地线以及电源配电柜来的地线都应当连接到操作台柜体的螺钉上,如隔板的固定螺钉｡
2.2 I/O控制机柜的供电
现场控制机柜(I/O控制站,继电器柜,ETS柜等)需要两路电源:UPS电源和厂用保安段电源｡
对于I/O控制站,两路电源分别接到机柜背面左上方的两个空开入口即可,每个空开的两路进线分别对应左(N),右(L)｡与电源同时送来的交流电源的保护地,应连接在机柜的保护地螺钉上｡
220VAC电源经过空开后,接至主控机笼底板上的220VAC电源进线端子上,如图4.2-2所示,图中,L为火线,N为零线,E为保护地线｡｡
对于继电器柜和ETS柜等,应根据机柜的设计图将两路电源接在相应的位置｡

图3.2-1 主控单元机笼背面接线示意图
220VAC电源接入主控机笼后,通过机笼底板为开关电源模块供电,其中第一路220VAC电源为1N､3N､5N电源模块供电,第二路220VAC电源为2N､4N､6N电源模块供电,如图3.2-2所示｡

图3.2-2 主控单元机笼正面示意图

冗余电源1N､2N的24VDC输出通过底板电路为主控单元A､B供电,同时输出至机笼背部的“第一路系统电源”处的两路端子上,两路端子为并联输出｡这两路端子通常用于给机柜正面的I/O模块供电｡如图3.2-3所示｡
冗余电源3N､4N的24VDC输出至机笼背部的“第二路系统电源”处的四路端子上,四路端子为并联输出,这四路端子通常用于给机柜背面的I/O模块供电｡如图4.3-2所示｡
冗余电源5N､6N的24VDC/48VDC输出至机笼背部的“现场电源”处的三路端子上,三路端子为并联输出,这三路端子用于给开关量输入模块提供查询电源｡由于I/O柜内配置的开关量输入模块通常不止一个,所以需要用查询电源分配器FM930(8路输出)或FM931(16路输出)进行分配,将查询电源扩展给各个开关量输入模块｡FM930/FM931最多可以配置三块,而“现场电源”的三路端子分别对应三个FM930/FM931｡如图3.2-3所示｡
电源1N~6N可以提供开关结点来显示工作状态,结点分别对应输出端子“DO1+”､“DO1-”~ “DO6+”､“DO6-”,开关节点可以接至开关量输入模块作为报警信号,当电源正常工作时,“DOn+”､“DOn-”接通;当电源发生故障时,“DOn+”､“DOn-”断开｡

注意:因电源工作状态为晶体管输出,接入开关量输入模块时应注意区分正负端,正负接反将检测不到信号｡

图3.2-3 主控单元机笼背面电源端子示意图
安装在导轨上的I/O模块的底座上下端均有一电源接口,通过接插完成与上下I/O模块的紧密连接｡从主控机笼背板的系统电源输出端子送来的电源只需连接到每列模块的第一个模块的电源输入端口,即可实现对整列模块的供电要求｡如图3.2-4所示｡
电源接口的24V+与GND通过电路板分别与底座端子排中的39､40号端子相连,控制柜中如果有其它需要24VDC供电的设备,如SIMENS的DP重复器,可以就近由底座的39､40端子引出电源｡
开关量输入模块所需要的查询电源由查询电源分配器输出后,查询电源的+端接至模块所对应的底座FM131A的33､35端子,查询电源的-端接至FM131A的34､36端子｡

图3.2-4 通用模块底板电源端子示意图(以常用的几种为例)
3. 关于远程I/O的电源供电与接地
接受两路220AC电源供电,一般可由现场附近的热工电源盘供给,或由布置于控制室里的DCS电源柜供给｡为保证远程I/O柜内各采集模块的电源稳定,两路电源中一路要经过一UPS电源稳压后供给,该路电源失去时UPS仍可保证远程I/O柜能正常工作一段时间｡本工程为远程I/O柜配置的是美国是山特公司的小型UPS电源｡
远程I/O柜布置于现场一般离控制室里的DCS系统接地汇流总排较远,因此远程I/O柜的地均就近接入现场的地网｡远程I/O内有3种地:安全地､屏蔽地和逻辑地,将3种地汇流后接在柜内一点作为远程I/O柜的接地点,该接地点由专用的接地电缆接入现场地网,接地电阻要求不大于4欧姆｡
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