DCS 安装调试规范

DCS 安装调试规范

0 引言

DCS 系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一、人-机联系差以及单台微机控制系统危险性高度集中的缺点。

1 DCS 接地规范

DCS 接地能保证集散控制系统运行的安全可靠，系统网络通信畅通。 正确的接地既能抑制外来干扰，又能减少设备对外界的干扰影响。 而错误的接地反而会引入干扰，严重时甚至会导致控制系统无法正常工作。 因此接地问题不仅在系统设计时要周密考虑，在工程投运时也必须以最合理的方式加以实现。

1.1 接地的目的

集散控制系统接地有两个目的：安全；抑制干扰。安全包括人身安全和设备安全， 与一般用电设备一样，根据安全用电法规，电子设备的金属外壳必须接大地，以防在事故状态时金属外壳出现过高的对地电压而危及操作人员安全和导致设备损坏。 抑制干扰包括两部分：提高系统本身的抗干扰能力；减小对外界的影响。

1.2 接地分类

1.2.1保护接地

凡控制系统的机柜、操作台、仪表柜、配电柜、继电器柜等用电设备的金属外壳及控制设备正常不带电的金属部分，由于各种原因（如绝缘破坏等）而有可能带危险电压者，均应作保护接地。 低于 36V 供电的设备，如无特殊要求可不作保护接地。

1.2.2工作接地

控制系统的工作接地包括：信号回路接地、屏蔽接地和本质安全仪表接地。

隔离信号可以不接地。

非隔离信号通常以直流电源负极为参考点，并接地。

凡用以降低电磁干扰的部件如电缆的屏蔽层、排扰线、控制设备上的屏蔽接地端子，均应作单点（或一端）的屏蔽接地。

采用齐纳式安全栅的本质安全系统应设置接地连接系统。 采用隔离式安全栅的本质安全系统，不需要专门接地。

控制系统工作接地的原则为单点接地。

1.2.3 防静电接地

安装控制系统的控制室、机柜室室内的导静电地面、活动地板、工作台等应进行防静电接地。

已经做了保护接地和工作接地的设备，不必再另做防静电接地。

1.2.4 防雷接地

当控制系统的信号、通信和电源等线路在室外敷设或从室外进入室内的浪涌吸收器 SPD、双层屏蔽接地等时，应实施防雷接地。

控制系统的防雷接地不得与独立的防直击雷装置共用接地系统。

1.3 接地系统和接地原则

接地系统由接地联接和接地装置两部分组成。 接地联接包括接地连线、接地汇流排、接地分干线、接地汇部板、接地干线。

接地装置包括总接地板、接地总干线、接地极。控制系统的接地联结采用分类汇总，最终与总接地板联结的方式。

应将建筑物（或装置）的金属结构、基地钢筋、金属设备、管道、进线配电箱的 PE（保护接地线）母排、接闪器引下线形成等电位联结，控制系统接地应汇总到该总接地板，实现等电位联结，与电气装置合用接地装置，并与大地连接。 但控制系统在接地网上的接入点应和防雷地、大电流或高电压设备的接地点保持不小于 5m 的距离。

如现场条件所限， 确实无法形成等电位联结，控制系统可以采用单独接地，但与电气专业接地体须相距 5m 以上，和独立的防直击雷接地体须相距 20m 以上。 在采用单独接地时，仍采用分类汇总的联结方式。

在各类接地联结中严禁接入开关或熔断器。

1.4 接地连接方法

1.4．1 现场仪表的接地连接方法

金属电缆槽、 电缆的金属保护管应做保护接地，其两端或每隔 30m 可与就近已接地的金属构件相连，并应保证其接地的可靠性及电气的连续性。

严禁利用储存、 输送可燃性介质的金属设备、管道以及与之相关的金属构件进行接地。

现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。 对于要求或必须在现场接地的现场仪表，如接地型热电偶、pH 计、电磁流量计等应在现场侧接地。 对于现场仪表要求或必须在现场接地，同时又要求将控制室接受端的控制系统在控制室侧接地的，应将信号的收发端之间作电气隔离。 现场仪表线箱两侧的电缆的屏蔽层应在箱内跨接。

1.4.2盘、台、柜的接地连接方法

在控制室内的盘、台、柜内应分类设置保护接汇流排、信号及屏蔽接地汇流（工作接地汇流排），如有本安设备还应单独设置本安接地汇流条。 控制系统的保护接地端子及屏蔽接线端子通过各自的接地连线分别接至保护接地汇流排和工作接地汇流排。 各类接地汇流排经各自接地分干线接至保护接地汇总板和工作接地汇总板。

如果系统的通信线路上无电气隔离装置（电气中继和光中继），远程站（控制站或操作站）的工作接地汇流应汇总到控制系统的工作接地汇总板；保护接地汇流排可汇总到就近的电气保护地上。 如果系统的通信线路上设有电气隔离装置，远程站的工作接地汇流排和保护接地汇流排宜汇总到就近的总接地板。

齐纳式安全栅的每个汇流条（安装轨道）可分别用两根接地分干线接到工作接地汇总板，也可由接地分干线于两端串接、再分别接至工作接地汇总板。

用接地总干线连接总接地板和接地极。

在控制室内，可设置接地汇总箱，箱内设置工作接地汇总板和保护接地汇总板。 接地汇总箱通过接地分干线联结各盘、台、柜的工作接地汇流排、本安汇流条、保护接地汇流排。 接地汇总箱通过各接地干线联结总接地板。

1.4.3 接地干线、槽钢接地

接地干线长度如超过 10m 或周围有强磁场设备，应采取屏蔽措施，将接地干线穿钢管保护（钢管连为一体），或采用屏蔽电缆，钢管或屏蔽电缆的屏蔽层应单端接地。 如接地干线在室外走线且距离超过 10m，应采用双层屏蔽，内层单点接地，外层两端接地，以防雷击电磁脉冲的干扰。

固定控制柜的安装槽钢等应作等电位联接。

1.5 接地注意事项

（1） 当采用等电位接地时，要求将建筑物（ 或装置）的金属构架、基础钢筋、金属设备、管道、进线配电箱的 PE（保护接地线）母排形成等电位联结，控制系统保护接地和工作接地应分类汇总到该总接地板，实现等电位联结，与电气装置合用接地装置并与大地连接。 但控制系统在接地网上的接入点和防雷地、大电流或高电压设备的接入点保持不小于 5m 的距离。

（2）当采用单独接地时，应保证接地电阻小于4Ω，且单独接地体与其他电气专业接地体应保持 5m 以上的距离，与独立和防击雷接地体须相距 20m 以上。

（3）在一般情况下，推荐采用 4 根 2m 长的 50×50的角钢，呈边长为 2m 的正方形打入地下，再用镀锌扁铁焊接起来，用大于 16mm2 的导线引到控制室接地铜排，基本上都能满足接地电阻小于 4Ω 的要求，特殊的地理情况下，需采用降阻剂来降低接地电阻。

（4）在没有条件单独打地桩的情况下，可以采用电气地作为系统的接地， 此时工作接地和保护接地都连接到电气地， 但要注意选取接入点时应尽可能远离大电机的接入点，同时与避雷地的距离也应大于 20m。

（5）系统的操作台 、外配柜等低压电气柜应视为保护接地，接地线统一连接到保护接地铜条上，若外配柜中安装有安全栅， 安全栅接地应视为工作接地，接地线连接到工作接地铜条，然后根据具本情况连接接地体。

（6）对于两个控制站之间或控制站与操作台之间距离较远的情况，可以采取分别接地的原则。

（7）若远程机笼与主控机笼之间采用了电气隔离装置或光电隔离装置，则远程机笼可以就地进行接地。

（8）UPS 的接地一般应选择厂方的电气地。

1.6 接地联结和规格及结构要求

1.6.1接地连线规格

接地系统的导线应采用多股绞合铜芯绝缘电线或电缆。

接地系统的导线线径应根据连接设备的数量和长度按下列数值范围选用：接地连线，2.5~4mm；接地分干线，4~16mm；接地干线，10~25mm；接地总干线，16~50mm。

1.6.2 接地汇流排、联接板规格

接地汇流排宜采用 25mm×6 mm 的铜条制作。接地汇总板和总接地板应采用铜板制作，铜板厚度不应小于 6 mm，长宽尺寸按需要确定。

1.6.3 接地连接结构要求

所有接地连线在接到接地汇流排前均应良好绝缘，所有接地分干线在接到接地汇总板前均应良好绝缘。

接地汇流排（汇流条）、接地汇总板、总接地板应用绝缘支架固定。

接地系统的各种连接应保证良好的导电性能。接地连线、接地分干线、接地干线、接地总干线与接地汇流排、接地汇总板的连接应采用铜接线片和镀锌钢质螺栓，并采用防松和防滑脱件，以保证连接的牢固可靠，或采用焊接。

接地总干线或接地极的连接部分应分别进行热镀锌或热镀锡。

2 系统调试

2.1 上电步骤

在系统上电前，必须保证系统地、安全地、屏蔽地已经连接好。 UPS 电源、控制站 220V 交流电源、控制站 5V 和 24V 直流电源、 操作站 220V 交流电源等均已连接好，并符合设计要求，然后按下列步骤上电：打开总电源开关；打开 UPS 的电源开关；打开各个支路电源开关；打开操作站显示器电源开关；打开操作站主机电源开关；最后逐个打开控制站电源开关。这样可以避免不正确的上电顺序对系统部件产生的冲击， 系统全部上电后，UPS 的实际功率不应超过其额定功率的 60%。

2.2 上电检查（I/O 通道测试）

通信、电源、接地等按要求布置完毕后，在接入现场仪表信号之前应先进行上电检查。 通过 I/O 通道测试，确认系统在现场能否正常运行，确认系统组态配置正确与否，确认 I/O 通道输入输出正常与否。 一般在组态下载结束后就可以进行 I/O 检查。 如果有互相冗余的卡件，应注意两块卡都要进行测试。 工作卡测量完了以后，再切换到冗余卡，按照测试程序重新测试。

2.2.1 模拟信号测试

根据组态信息，针对不同的信号类型、量程，利用不同的信号源（如电阻箱、电位差计、毫伏信号发生器等）对 I/O 通道逐一进行测试并记录测试数据。 常见的模拟信号有 4~20mA 配电、4~20mA 不配电、 热电阻、热电偶、4~20mA 输出。

（1）4~20mA 配电。 所需工具为电阻箱、电流表和若干导线。 将配电卡件通道、电阻箱和电流表构成一回路，调节电阻值使电流表分别指示在 8 mA（25%）、12 mA（50%）

和 16 mA（75%），记录实时监控中相应位号的值。

（2）4~20mA 不配电 。 所需工具为电流信号发生器、电流表和若干导线。 将卡件通道、电流信号发生器和电流表构成一回路，调节电流信号发生器使电流表分别指示在 8mA（25%）、12mA（50%）和 16mA（75%），记录实时监控中相应位号的值。

（3）热电阻。 所需工具为电阻箱、分度表和若干导线。 根据组态量程，确定所需测量的 3 点温度点，查分度表得出相应的电阻值，通过电阻箱引入对应卡件的接线端子，记录实时监控中相对应位号的值。

（4）热电偶 。 所需工具为毫伏信号发生器 、温度计、分度表和若干导线。 根据组态量程，确定所需测量的 3 点温度点， 根据分度表查出相应的毫伏电压值，通过毫伏发生器引入对应卡件的接线端子，记录实时监控中相对应位号的值。

（5）4~20mA 输出。 所需工具为电流表。AO 信号不能直接输出， 只能通过相应的控制回路给出阀位值（MV）。 根据组态，通过相应的回路找到相应的输出位号的端子，使回路输出分别在 25%、50%和 75%，用电流表在端子后测出相应的电流，并记录。

2.2.2 开关量信号测试

（1）开入（DI）信号测试。 根据组态信息对信号一一测试， 用一短路线将对应信号端子短接和断开，同时观察操作站实时监控画面中对应开关量是否正常，并记录测试数据。

（2）开出（DO）信号测试。 根据组态信息选择相应的内部控制仪表，改变开关量输出的状态，同时用万用表在信号端子侧测量其电阻值或电压值，并记录开关闭合和断开时

端子间的测试值。

2.2.3 其他信号

根据信号量程及信号类型，选取有效的信号发生器（精度较高，应高于 0.5 级），在端子侧改变输入信号值，同时观察操作站实时监控画面显示的信号值是否与输入信号正确对应，并记录。

2.3 系统模拟联调

当现场仪表安装完毕、信号电缆已经按照接线端子图连接完毕并已经通过上电检查等各步骤后，可以进行系统联调。 现场联调应解决 3 个问题：信号错误，包括接线、 跳线及组态问题；DCS 与现场仪表匹配问题；现场仪表是否完好。进入实时监控画面。 在监控画面上逐一核对现场信号与显示数据是否一一对应。

2.3.1模拟输入

据现场各种测量元件（温度、压力、流量、液位等）的选型，调试人员选择适当的方法进行测试，同时在操作站显示屏观看实时监控画面上显示的各种信号是否与现场符合，显示是否有错位。 对显示不相符的信号，应分别检查现场仪表、接线、I/O 卡件跳线、I/O卡件、组态等环节。

2.3.2 开关量输入

根据现场开关量输入传感器的选择（如泵机接触器的触点、阀门的接近开关等），调试人员选择适当方法进行测试，同时在操作站实时监控画面上观看各信号显示是否与现场信

号相符合，显示是否错位。 对显示不相符的信号，应分别检查现场信号源、卡件或线路（包括接地），逐一加以纠正或更换。

2.3.3 开关量输出

根据现场的选型，调试人员选择适当方法进行测试，同时在操作站实时监控画面上观看各信号显示是否与现场信号相符合，显示是否错位。 对显示不相符的信号，应分别检查现场信号源、卡件或线路（包括接地），逐一加以纠正或更换。

在测试开关量时，必须征得项目施工方的同意才可执行。 在关 DCS 控制站电源或拔出卡件时，开关量输出卡有可能输出一个短暂的脉冲，甚至会启动带有自锁触点的现场设备，调试时务必注意。

2.3.4 模拟量输出

根据现场执行机构的原理，现场人员选择适当方法进行测试，同时在操作站实时监控画面上利用内部仪表进行模拟量输出测试。 把控制回路切成手动，手动输出阀位于 0%、50%、100%、50%、0%等几个值，看执行机构动作情况与输出信号是否符合，显示是否错位。 对显示不相符的信号，应分别检查现场设备、卡件组态和线路（包括接地），并逐一加以纠正或更换。

2.3.5 其他信号

根据现场仪表的选型，现场人员选择适当方法进行测试，并参照上述步骤调试。

在系统模拟联调结束后，操作人员可通过操作站画面和内部仪表的手操， 对工业过程

进行监视和操作。

2.4控制回路的投运

控制回路投运基本原则： 先手动， 后自动； 先内环，后外环。

控制回路参数的整定：气开、气闭参数由组态决定；正反作用参数在投运、运行时设定；参数整定宜采用“经验法”，先初步确定一个 PID 参数，然后进行细调。