DCS系统设备安装与电缆端接技术分析

摘 要：DCS（Distributed Control System）是分散控制系统的简称，指的是一个由过程控制级和各级过程网络监控控制级共同组成的、以通信网络为纽带的多级计算机系统，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便，且可靠性高。现对DCS系统设备安装与电缆端接进行了有针对性的描述，并对DCS系统设备安装与电缆端接中发现的问题提出处理措施，为后续其他核电项目DCS系统设备安装与电缆端接工作提供了参考借鉴。

关键词：设备安装;电缆端接;典型问题

0    引言

为保证DCS系统整体施工进度，使相关人员充分掌握DCS系统设备安装与电缆端接工作的施工特点，避免材料浪费和大面积返工，提高施工质量和效率，本文对DCS系统施工技术进行介绍，并对在施工中发现的各种具体问题进行阐述、分析，结合自身经验提出解决方案，为后续施工提供借鉴、参考。

1    DCS系统简介

DCS指的是一个由过程控制级和安全监控控制级共同组成的、以通信网络为纽带的多级计算机系统，其基本设计思想是分散控制、集中运行操作、分级管理、配置灵活、组态方便，大大增加了电厂控制的可靠性。DCS系统管理可以通过远程通信控制网络将那些分散在现场的能执行远程数据采集和远程控制管理功能的各种远程控制站与用于控制数据中心的各种监控操作站进行连接整合起来，共同联动实现分散控制、集中自动监控与远程管理。

2    DCS系统设备安装

DCS系统设备按照不同的安全等级划分为非安全级（NC）和安全级（1E）两大类。非安全级DCS机柜共有5种类型：现场控制柜、配电柜、服务器柜、网络柜、网关柜。安全級DCS机柜主要是由反应堆保护机柜、安全设施驱动机柜、安全逻辑机柜、堆芯冷却监测机柜、后备盘等系统机柜组成。DCS设备安装时根据设备布置图在预埋件上定位、画线，设备并柜后采用螺栓连接或焊接的方式将设备固定在预埋轨上。

3    DCS系统电缆端接

DCS系统电缆指的是连接DCS机柜之间的电缆，按其功能可分为电源、控制、测量、接地、通信、网线、光纤电缆，以上几种电缆分别用B、C、M、E、S、D、G表示。DCS机柜内端子主要类型是TX型端子模块等。对于DCS系统电缆端接来说，涉及的电缆规格较多，要根据电缆规格和端子的类型使用合适的接线鼻子进行端接。每一盘柜上需要端接的电缆多，尤其是在涉及不同安全级别的电缆进入同一盘柜的情况时，要合理布置、使用合理的施工工艺，严格按照图纸进行施工，确保质量。

4    DCS系统安装出现的问题和解决措施

DCS安装具有施工周期短、赶工抢点任务重的特点，很多文件图纸为英文版，大家不容易理解，没有施工经验的人甚至不知道在此施工中需要哪些文件，往往造成大面积的修改和返工。下面对在DCS系统安装中发现的典型问题及解决方案进行总结和反馈，以供参考和借鉴。

4.1    盘柜内布线问题

4.1.1    盘柜内布线问题

DCS系统电缆端接与其他系统相比，复杂性在于DCS系统电缆不仅有A、B回路之分，还有安全级和非安全级之分，不同回路和级别的电缆还有DCS系统外的电缆通常会进入同一盘柜内进行端接，一个盘柜内的电缆数量通常是几十上百甚至几百。这样一来，在有限的空间内既要保证整齐美观又要满足设计、安全要求，便成为一项不容易的工作。

4.1.2    解决措施

DCS设备电缆进线孔通常是4个大的方形孔，一般位于盘柜上方，设备内电缆端接位置分别位于盘柜前后的端子排。先将进线孔人为规定为安全级A回路孔、安全级B回路孔、非安全级A回路孔、非安全级B回路孔，然后整理出各种类、各回路、各安全级电缆的数量。但这样简单的划分远远不够，因为盘柜内同一端子排上会有不同种类、不同回路、不同安全级的电缆进行端接，这样当电缆进入盘柜，电缆线芯在盘柜内就会交叉，而这是不符合设计要求的，因为在《核电厂安全级电气设备和电路独立性准则》（GB/T 13286—2008）中有说明：A、B回路之间的电缆有隔离要求，安全级与非安全级的电缆也有隔离要求。一是空间隔离，在空间受限的情况下，最小分隔距离为2.5 cm;二是实体分隔。因此，在安排盘柜进线时，应仔细分析各电缆的端接位置，合理划分安全级A回路孔、安全级B回路孔、非安全级A回路孔、非安全级B回路孔的位置，使大多数电缆能够直接满足布线要求。剩下的涉及交叉的电缆，先统计其到端子排的位置以及此端子排上电缆的数量，再考虑余下的空间，然后进行统一规划，尽量用空间隔离原则去衡量不同种类、不同回路、不同安全级电缆的布线路径，有些确实难以实现空间隔离的，就采用实体隔离，比如加金属软管等。

4.1.3    取得的效果

（1）在进行电缆端接前，要仔细阅读DCS系统的各种图纸，总结发现DCS图纸通常是一个盘柜一份端接图，每个盘柜有一份电缆路径示意图，还有每个盘柜都有端子排布局图。要想让电缆进入盘柜内实现准确布线，必须结合这三种图纸进行整体考虑。电缆路径示意图通常能满足较大部分电缆的设计要求，余下的部分电缆就根据盘柜内端子排布局情况进行整体考虑，最终让所有电缆的布线达到设计要求。

（2）在确定好各电缆的进线位置后，提前将各盘柜要进行端接的电缆都做成一个Excel表，在表中明确标明每一根进线孔的标号，现场施工人员穿电缆时只需参照这个表就行，从而降低了现场施工人员的施工难度，同时降低了错误率。

（3）在开工前的DCS安全技术交底时，将电缆在盘柜内如何布线及布线原则单独列项，重点讲解，以加强施工人员对隔离原则的理解。

（4）在满足设计、安全的要求下，还根据现场实际情况，同现场施工人员一起商讨合理的工艺布局，最终在盘柜整体施工完毕后，做到了布线工艺的整齐美观要求。

4.2    施工准备和进度问题

DCS系统安装除了施工中的各种技术、工艺问题外，施工前准备能否发现问题、能否及时处理到位，也是DCS施工进度能否得到保證的关键。

4.2.1    DCS房间控制区建立问题

DCS设备安装对环境要求高，在安装前必须使房间内温湿度达到要求，因此必须引入临时空调，这首先就涉及土建问题。因为DCS安装时涉及的房间比较集中，因此先规划好临时电缆敷设路径，记录好需在墙上开孔的数量及位置，以使空调的供电电缆能及时敷设到位。单单统计这些基础数据还不够，要想建立控制区，还得让房间内其他专业的工作在DCS安装施工前完成。

4.2.2    设备安装施工逻辑问题

设备安装有一个逻辑顺序，同一房间均是成排安装，因此安装前还要考虑到货情况。一排当中即使有一台没到货都会导致其有一侧的设备无法安装。同时还要考虑到各房间内设备安装的先后顺序，如果不注意这个顺序，将会造成严重的后果。

4.2.3    材料核查、图纸消化问题

DCS设备安装与端接工作涉及的材料种类多，约上百种，图纸数量大，现场必须使用的图纸近200份。上百种材料均为英文描述，阅读难度大，因而必须将实物与描述对上号，再综合核查材料是否齐全，数量是否足够，这就需要阅读DCS系统的各种图纸文件，然而这个量是相当大的，因此必须保证足够的时间。

5    结语

随着近年来我国核电事业的高速发展，人们对于核电站控制的关注度越来越高。核电DCS庞大，分类复杂，概念也容易混淆，通过对DCS设备安装和电缆端接技术总体脉络的描述，能使后续项目施工人员更快、更好地掌握施工要领、重点难点，通过对施工中发现的问题进行全面的分析和总结，实现全过程的施工质量控制。

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[3] 魏海峰.CPR1000核电厂安全级DCS研究[J].科技视界，2012（24）：295-297.

收稿日期：2020-03-27

作者简介：季德义（1984—），男，甘肃人，工程师，研究方向：电气技术。