概述：为了将整个工况的生产操作集中在全厂生产运行监控中心内，因此，采用控制站、操作站及计算机将整个生产过程的信息集中地进行监视、控制和管理，实现生产过程的监视、控制和管理的集中化和自动化，达到生产过程控制系统的“分散控制、集中管理”现代控制；所以DCS过程控制系统选型配置至关重要。
关键词：网络、电源系统、系统扩展、可靠性
1网络
1.1DCS系统三层网络结构：
信息层网络采用标准工业以太网。主干网采用模块化千兆工业管理型以太网交换机，支持VLAN、IGMP Snooping、Qos，支持ACL（访问控制表）安全控制，同时通过控制系统可以禁止或使能交换机端口，防止非法接入。
控制层采用符合IEC 61508国际标准的工业现场总线网络，控制器CPU与计算机网络速度100M以上，并且不应随节点数量的增加或拓扑距离的延伸而衰减。
设备层采用无冲突的国际标准网络，网络速度125K以上。变频器或软起等智能设备应最大限度支持设备自动替换功能，在维修、更换设备时，不需要重新设置变频器和软起的参数。
信息层、控制层、设备层；三层网络符合工业标准的开放式结构，具有兼容性，长寿命结构。整体网络采用星型结构，做到“互联”、“互通”甚至“互换”。
1.2网络架构：
边缘冗余交换机与核心冗余交换机之间必须有两条容错的网络链路。在每个生产区域的控制系统各配置一对边缘网络交换机，全厂控制中心配置一对核心交换机，全厂控制中心核心交换机采用3层交换机，交换机与交换机之间的通讯采用光纤连接且通讯速度达到千兆以上，网络介质采用工业铠装屏蔽同轴电缆、超五类屏蔽双绞线或光纤。
通过设立控制站或远程I/O站，对各个工艺子系统进行联合控制。
DCS控制系统配带有与其他控制系统的通讯接口（PLC或者其他现场总线系统的通讯接口），PLC作为第三方设备接入至DCS控制系统。
全厂设置OPC服务器站，能从全厂调度服务器获取生产调度信息，实现生产过程的集中调度和管理；向MES系统提供生产现场的动态实时数据，为MES系统的工业实时数据库提供数据源。
提供Web服务，通过设立Web发布软件,将生产实时过程画面通过Web进行发布，方便企业管理层人员通过局域网或外网介入，对现场工艺情况和参数数据进行网络查看；服务器提供过程实时和历史数据库OPC服务，通过应用层给MES网提供数据链接。
2电源系统
所有系统电源都将冗余配置，采用一路不间断电源（UPS），另一路厂用保安段电源。任一电源故障不影响卡件和控制器的供电。配有电源监视设备，对内部电源输出电压进行检查。任何电源故障设有报警和保护。
内部电源模块带有短路保护和过载保护功能。电源带有限流保护电路和过电压保护电路。电源故障除有系统报警外还将有就地指示(发光二极管)。
DCS系统及仪表用电供电单元柜作为系统辅助设备，带有双电源切换装置、断路器、电压表、电流表等必要的低压元器件，供电单元柜内所用的断路器。
3扩展性能
DCS系统支持RS232、RS485、RS422和各型现场总线Profibus-DP、FF、Modbus等通讯协议，接口数量可以扩充。
数据通讯系统的负载容量不超过30%；控制处理器的处理能力有40%余量；电源50%余量，控制系统的可利用率不低于99.9%。
不同子系统或不同通讯协议之间的网关，应预留MIS的网络接口，提供系统及应用软件，使其能正常工作。
4可靠性
控制器电源、CPU、I/O、通讯模块的平均无故障时间（MTBF）不低于60万小时。主工艺控制系统采用双机冗余控制系统（CPU、电源、控制机架和通讯冗余）。
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交换机：采用交换机搭配光纤连接工作站和控制器，把全厂的 DCS 网络构建为全光纤网络，具有更好的传输效率及更强的看干扰性。
核心交换机采用管理型交换机，提供模块化 1000Base-X 千兆 （SFP）端口， RJ-45 端口，SFP+端口。
边缘交换机亦可采用管理型光口交换机，提供 100Mbps 光纤接口， SFP 1000BASE-X 千兆上行端口（ISL）。
控制器：控制器冗余配置，一旦发生故障，能自动地无扰动切换，快速切换至冗余的处理器模件，并在操作员站报警。
冗余配置的处理器模件与系统均应有相应的接口，能接受系统对它们进行的组态和组态修改。处于后备状态的处理器模件，应能不断更新其自身获得的信息。
控制和保护功能不会因冗余切换而丢失或延迟。
电源故障应属系统的可恢复性故障，一旦重新受电，处理器模件应能自动恢复正常工作而无需运行人员的任何干预。
I/O卡件：所有卡件满足G3防腐标准及 “智能化”。I/O处理系统能完成扫描、数据整定、数字化输入和输出、线性化、工程单位换算等功能。
所有的I/O模件标明I/O状态的LED指示和其他诊断显示， 所有接点输入模件有防抖动滤波处理。
开关量输入/输出模件采用24VDC（或继电器）隔离。模拟量输入/输出采用标准4～20mA模件或RTD、TC模件，自带单通道隔离。模拟量输入信号精度0.03%；模拟量输出精度0.05%。
电子装置机柜和接线：电子装置机柜的外壳防护等级，室内应为NAMA12、室外应为NAMA4。
机柜门配带导电门封垫条，以提高抗射频干扰和防尘能力、柜门上下不装设任何系统部件。对散热的电源装置，提供排气风扇和内部循环风扇。
机柜电缆由柜底引入，柜内的端子离柜底300mm以上和距柜顶150mm以下。端子能接入0.5～2.5mm2线径的电缆；机柜内的每个端子排和端子都有清晰的标志，并与图纸和接线表相符；柜内预留充足的空间，能方便地接线、汇线和布线。
分散处理单元之间用于跳闸、重要联锁及超驰控制的触发信号，直接采用硬接线，不可通过通讯线路发送。
传感器及输入、输出的信号线为屏蔽电缆，系统能接受采用普通控制电缆(即不加屏蔽)的数字量输入和输出。
系统接地：系统接地电阻≦4欧姆，单独接地。
硬件：系统硬件以微处理器为基础的分散型硬件，采用CMOS组件，降低功耗和发热。
系统内模件是固态电路，具有标准化、模件化和插入式结构。采用全金属式机架式结构，I/O模块、通讯模块、特殊模块等与CPU模块的规格尺寸统一。
软件：采用自动化制造商的正版软件；计算机操作系统采用WINDOWS 操作系统。每套系统软件包括报表软件、历史库及趋势软件等系统软件。
在操作站、工程师站、服务器上安装企业版杀毒软件，以防止各类计算机病毒的侵害和DCS内各存储器的数据丢失。
人机接口包括操作员站和工程师站，接口显示界面汉化，包含信号报警系统。参考文献：ANSI/NFPA 70国家电气规范、
美国电气和电子工程师协会（IEEE）、
ANSI/IEEE488可编程仪表的数字接口、
美国电子工业协会（EIA）、
EIA RS-232-C 数据终端设备与使用串行二进制数据进行数据交换的数据通讯设备之间的接口、
ISA RP55.1 数字处理计算机硬件测试、
ANSI/NEMA ICS4 工业控制设备和系统的端子排、
ANSI/NEMA ICS6 工业控制设备和系统外壳。
论文作者:黄载东
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/2
标签：系统论文; 交换机论文; 电源论文; 冗余论文; 控制系统论文; 网络论文; 全厂论文; 《基层建设》2019年第27期论文;