DCS接口不匹配的解决方法

   2023-08-21 互联网2520
核心提示:  DCS已在电力、化工冶金等行业大量的应用。DCS系统与各类控制设备的接口匹配是否,是很重要的一个环节,两者不匹配问题时有发

  DCS已在电力、化工冶金等行业大量的应用。DCS系统与各类控制设备的接口匹配是否,是很重要的一个环节,两者不匹配问题时有发生。本文就工程中出现的例子,介绍解 决DCS与进口执行机构两者接口不匹配的措施。

  在目前火电厂热控中DCS系统已经普遍采用,特别是新建的工程基本上均用了DCS来控 制,将控制水平提高到一个现代化电厂的高度,以适应现代电网的运行需要。

  DCS控制是电厂的发电机组运行核心,其控制指令能否顺利执行是很重要的一个环节。这 就要求DCS与其它设备的接口可靠,且能很好的处理两个不同设备或系统之间的传输信号 匹配问题。这样,才能从检测到逻辑控制直至执行机构组成一个信号流畅的控制系统。从DCS系统来讲,其输出信号可分为以下几种:

  1模拟量:电压(V)、电流(mA)。

  2脉冲量:电压(V)、电流(mA)。

  3开关量类:

  (1)有源开关

  (2)无源开关

  从DCS系统控制对象讲,可分为:

  1电动执行机构:

  (1)模拟量控制。

  (2)开关量控制。

  (3)脉冲量控制。

  2气动执行机构:

  (1)模拟量控制

  (2)交直流控制电磁阀

  上述的模拟量和脉冲量接口要考虑前后系统的阻抗匹配,信号和脉冲输出对共电位的极性问题。这个问题在有关工程技术协议中基本上没有反映出来或易漏,直至在施工现场中和现场设备调试时,才被发现,但为时已晚,引起补订设备、退换货物等,以至延误工期。这是对国产设备而言,特别是进口设备出现接口问题,损失就更很大。所以,要事先控制。若是出现了这类接口不匹配情况,在现场可以采用下述办法现场解决。

  1.有些电子类设备端口内有改变输出信号极性的调整口。

  2.在确认输出信号(电流容量)足够大时,可通过改变前后级直流电阻来调整接口阻抗。

  3.若前后级非零地电位,且异同,可采用非直偶方式匹配(此法可靠易行,效果好)。

  下面就以某工程例子介绍用上述第3条解决接口匹配问题。

  电厂中大量使用电动执行机构,特别是重要的控制部分基本上使用了进口的电动执行机构。如某工程采用进口的DCS系统,其顺序控制系统(SCS)输出有一些是脉冲信号用于控制进口的电动执行机构。施工调试中发现SCS输出至电动执行机构输入口的信号两者接口不匹配,其原因是两个设备共电位异同所引起。见图(一),其分析如下:

  图中的BGl和BG2为SCS输出卡的接口端。接口两端分别输出两路信号到电动执行机构。当BGl的B处有正向控制信号发出时,关系如下:

  当BGl电位V11)VBE时,BGl导通,VCl-VCE=VE=V01。由于VCE的PN结间压降极小,可忽略。所以,VE=V01=0,使VDl 同理,当BG2电位V12〉VBE时,BG2导通,VC2-VCE=VE=V02。由于VCE的PN结间压降极小,可忽略。所以,VE=V02=O,使VD2〈VF,D2处于反向截止状态。D2为发光管,由于无电流通过,便不能发光,所以,光电无法转换,电动执行机构接受不了DCS来的控制信号。

  当BG1、BG2截止时,VCl=V0l,VC2=V02。因无电压,D1、D2也处不导通状态,这样,直接将2个设备接口连接,接口也就不匹配了,使得电动执行机构失控。原因找到了,可以采用如下办法解决,见图(二)所示:

  利用DCS系统控制电源或电动执行机构的控制电源(V),分别增加B61和BG2的负载电阻R1和R2,同时将上述电源(V),通过R1、R2分别加到BGl、BG2的C端,为VOl、V02端。

工作原理如下:

  当有脉冲控制信号V11为高电平时,BGl电位V11〉VBE,BGl导通,VCl-VCE=VE=V01,由于VCE的州结间压降极小,可忽略。

  所以,VE=V01=VA使V0i〈VF,D1处于截止状态。D1为发光管,由于无电流通过,便不能发光,所以,光电无法转换,电动执行机构接受不了DCS来的控制信号。

  当输入脉冲控制信号为低电平时,BGl截止,这时,VOl=V-VRl,使得:VOl>VF,D1导通,发出光驱动信号,通过光电偶合可控制电动执行机构。

  同理,当有脉冲控制信号V12为高电平时,BG2电位VI2〉VBE,BG2导通,VC2-VCE=VE=V02,由于VCE的PN结间压降极小,可忽略。

  所以,VE=V02=VG使V02〈VF,D2处于截止状态。D2为发光管,由于无电流通过,便不能发光,所以,光电无法转换,电动执行机构接受不了DCS来的控制信号。

  当输入脉冲V12控制信号为低电平时,BG2截止,这时,V02=V-VR2,使得:V02>VF,D2导通,发出光驱动信号,通过光电偶合可控制电动执行机构。

  这样,DCS系统脉冲输出与电动执行机构接口良好的匹配上,而且也简单易行、可靠。电阻R1、R2可直接装在DCS机柜的出线端子上或接在电动执行机构端子盒内。V电源可从SCS或电动执行机构内引出。

  脉冲波形见图(三)所示。图(二)中的R1和R2的参数可通过R(1、2)=V-(VD1+VWD)/IWD求得。其中VDl为二极管导通压降、VWD为稳压值、IWD为稳压管电流。

  上述办法既解决了接口问题,也起到了前后级的抗干扰隔离作用,特别是克服了前后级共地引起的强电平危害性干扰(有时会将前后级设备损坏)。

  

  输出控制脉冲时间和正负,就能够控制阀门开度和方向。

  有的情况下也可以直接用固态型光电转换器解决前后级接口异同电位共地不匹配的问题,如 图(四)所示:

  对于气动执行机构电控部分来讲,若是有源开关接口也可用光电转换方法解决前后系统电位 异同的匹配问题。

  

  

  


 
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