DCS/PLC/ESD供电方式设计研究

孙文文 杜俊鹏 (鹤壁煤电股份有限公司化工分公司,河南 鹤壁 458000)

在生产的过程中，DCS系统主要用于进行装置运行过程的控制，而ESD/PLC主要进行装置的安全保护控制。但就目前来看，DCS/PLC/ESD系统的供电方式设计仍然没有统一的标准，继而给装置的稳定生产带来了影响。所以，有必要对DCS/PLC/ESD系统的供电方式进行研究，以便更好的进行系统的设计。

1 系统供电方式概述

就目前来看，DCS/PLC/ESD系统的供电方式可以划分成两种，即系统外部供电和系统内部供电。其中，外部供电方式就是对主机电源模块供电，并且对输入/输出模块的负载供电。而内部供电方式则是对机架上的模块供电。从电源种类角度来看，系统的选择方式可以划分成几类，即220VAC、110VAC和24VDC。而在进行电源种类选择时，则主要需要考虑系统内部电源的配置问题。

在系统同时包含220VAC和24VDC的两类电源时，DCS/ESD系统电源冗余结构的本质特点遭到了忽略。在这样的供电方式下，主电源和冗余电源得到了合并，继而使供电回路各环节的风险遭到了忽略。所以，这种供电方式有可能引发UPS系统故障、AC/DC转换器故障、主控开关故障和电缆故障。而任何一个环节发生故障，都将造成系统停车。因为，供电系统故障的产生，将导致所有的flex操作站黑屏，继而造成装置处于失控状态[1]。而在这种情况下，联锁回路电磁阀动作将出现，继而造成装置的全面停车。

2 系统供电方案改进

对DCS/PLC/ESD系统的供电方式进行分析可以发现，想要确保装置的安全稳定运行，则可以用两台同样的UPS进行并联供电的实现。具体来讲，就是在一台UPS系统出现故障后，由另一台UPS完全承担装置的负荷供电。所以，每台UPS额定功率必须要大于总的负载功率。而两台UPS同时工作，系统的输出功率将小于额定功率的50%。首先，在进行两台独立的UPS供给时，可以选择两路独立的电源。而想要进行费用的节省，则可以将其中一路采用市电供电。其次，UPS电源需要分别向DCS系统中的控制器、防火墙和底板等单元供电，并给冗余控制器的电源单元供电。再者，在进行flex操作站划分时，需要按照装置区域对每个区域中的flex进行供电，并且保证有两路独立的电源供给。此外，针对系统的各个模件，需要向主控器和冗余控制器提供两路独立UPS电源[2]。最后，系统的HM模件没有冗余结构，所以只需要提供一路电源。

3 系统供电方式改进

在进行DCS/PLC/ESD系统供电方式设计时，可以进行MFT硬联锁回路供电方式的改进。因为，MFT的供电系统是经过AC/DC转换器的，所以系统在接受24VDC电源的同时，会存在多方面的问题。一方面，系统是由单路电源供电。所以，一旦UPS、电缆和主开关等任何一个设备发生故障，就会导致系统失电。另一方面，在AC/DC转换器发生故障时，系统将会失电。而为了解决这一问题，则可以采用双路独立供电的AC/DC电源进行联锁系统的供电。就目前来看，具有这种供电方式的电源种类较多。但是，想要确保MFT硬联锁回路的稳定性，就需要采用两种容量完全一致的电源。

4 系统供电设计

作为安全控制的计算机系统，ESD系统对电源有着十分严格的要求。在进行系统的供电设计时，可以将系统的电源模块划分成两块冗余结构。但是，也可以将电源模块分成三种结构，即220VAC/110VAC和24VDC。而在进行UPS配置时，除了要考虑品牌问题，还要注意几方面的问题。首先，需要使UPS在良好的工作环境中工作，并定期进行UPS内部运行状态和蓄电池状况的检查。其次，在进行UPS到ESD系统的输出连接时，需要使用电缆，并尽量进行二者之间的距离的缩短。再者，在采取三取二的控制方式时，需要使控制的三个输出点在不同的三块卡上，从而避免卡电源故障和卡件损坏给系统带来的隐患。此外，针对UPS供电回路中的电气设备，需要进行优质的产品的选择和整定，从而避免供电回路故障造成的供电中断[3]。就实际情况而言，一些ESD系统设计还对电源的相关参数和状态信息有所要求。具体来讲，就是在参数与系统信息输入到ESD中后，一旦发生电源故障，系统就能及时进行系统信息的内部处理，并完成故障的报警提示。所以，在对DCS/PLC/ESD供电方式进行改进时，还可以从这一方面着手。

5 结语

总而言之，想要进行仪表计算机系统的供电不合理问题的解决，则需要做好DCS/PLC/ESD系统的供电方式的设计。从本文的研究来看，在进行供电设计时，需要按最小单元进行分散供电，以便使供电结构具有冗余性。此外，还要采取直流原则进行供电方式的设计，以便确保装置的稳定运行。

[1]葛树俊.DCS中嵌入式通信管理机的设计与开发[D].山东大学,2010.

[2]杨帆.仪表系统接地和供电方案探讨[J].仪器仪表用户,2013,04:72-73+38.

[3]索治斌,董仲喜.自动控制系统供电装置优化方式总结[J].河南化工,2014,12:51-52.