现场施工图设计优化策略

DCS的现场施工设计指施工图设计。它是在DCS选型已经完成，初步设计已通过审批后进行的设计工作。由于DCS的特点，在施工图设计阶段自控设计人员要与制造厂商、用户单位及各专业设计人员密切配合，精心设计，才能在施工阶段和使用阶段起好指导作用。

8.5.3.1　施工图设计的基本程序

施工图是进行施工用的技术文件。它从施工的角度出发，解决设计中的细节部分。施工图设计的基本程序如下。

1.施工图设计前的调研

施工图设计前需要调研初步设计阶段发现的技术问题、DCS定型后发现的技术问题和试验后尚未解决的技术问题。

2.施工图开工报告

施工图开工报告主要包括设计依据、自动化水平确定、控制方案确定、仪表选型控制室要求、动力供应、带控制点工艺流程图及有关材料选型等。

3.设计联络

设计联络是指与DCS制造厂商进行设计联络，确定设计的界面，熟悉DCS硬、软件环境对设计的要求，了解DCS定型后遗留的技术问题和厂商对DCS外部设备的要求。

4.施工图设计

除了一般的施工图设计文件外，根据DCS的特点，还需对计算机的有关内容进行补充。其设计要求规定如下。

（1）DCS设计文件目录：有关DCS设计文件的目录。

（2）DCS技术规格书：包括系统特点、DCS控制规模、系统功能要求、系统设计原则、硬件性能和技术要求、质量保证、文件交付、技术服务及培训、检查和验收、发运条件、备品备件及易损件和DCS工作进度计划等。它常作为DCS询价的基础文件，并作为合同的技术附件。

（3）DCS—I／O表：包括DCS监视、控制的仪表位号、名称，输入输出信号类型，是否需提供输入输出安全栅和电源等。它作为DCS询价和采购的依据。

（4）联锁系统逻辑图：包括逻辑图图形符号和文字符号的图例、有关联锁系统的逻辑原理和连接图，图中需说明输入信号的位号、名称、触点位置、联锁原因、故障时触点的状态、联锁逻辑关系、故障时的动作状态、连接的设备名称或位号等。它常用于在DCS中完成联锁控制系统的组态。

（5）仪表回路图：以控制回路为单位，分别绘制DCS内部仪表（功能模块）与外部仪表、端子柜、接线箱及接线端子之间的连接关系，DCS内部通信链的连接关系等。它被用于控制系统的组态。

（6）DCS监控数据表：包括检测和控制回路的仪表位号、用途、测量范围、控制和报警设定值、控制器的正反作用和控制器参数、输入信号、控制阀的正反（FO或FC）及其他要求等。它用于编制DCS组态工作单。

（7）DCS配置图：以特定的图形符号和文字符号，表示由操作员站、分散过程控制站和通信系统组成的DCS结构，并需表明输入／输出信号类型、数量及有关的硬件配置情况。它用于DCS询价和采购，通过该系统配置图可了解DCS的基本硬件组成。

（8）控制室布置图：包括控制室内部操作员站、端子柜、辅助机柜、配电盘、DCS机柜和外部辅助设备，如打印机、拷贝机等的布置，硬件和软件工作室、UPS电源室等的布置。它用于作为土建专业的设计条件和确定设备的位置等。

（9）端子（安全栅）柜布置图：包括接线端子排（安全栅）在端子柜中的正面布置。需标注相对位置尺寸、安全栅位号、铭牌及注字、端子排编号、设备材料表及柜外形尺寸颜色等。它用于DCS询价和采购及有关设备的采购等。

（10）工艺流程显示图：采用过程显示图形符号，按照装置单元，绘制带有主要设备和管道的流程显示画面（包括总貌、分组、回路、报警、趋势及流程画面等），用于在操作员站CRT上显示，供操作、控制和维护人员使用。流程图应包括检测控制系统的仪表位号和图形符号、设备和管道的线宽和颜色、进出物料名称、设备位号、动设备和控制阀的运行状态显示等。

（11）DCS操作组分配表：包括操作组号、操作组标题、流程图画面页号、显示的仪表位号和说明等，用于DCS组态和生成图形文件。

（12）DCS趋势组分配表：包括趋势组号、趋势组标题、颜色等。它用于DCS组态和生成图形文件。

（13）DCS生产报表：包括生产报表的格式（班报、日报、周报、句报、月报等），采样时间、地点，操作数据，原料消耗和成本核算等，用于编制DCS组态工作单，以便为用户提供生产报表。

（14）控制室电缆布置图：在控制室布置图的基础上绘制进出控制室的信号电缆、接地线、电源线等电缆和电线的走向、电线编号、位置和标高、汇线槽编号、位置和走向。它用于DCS安装。

（15）仪表接地系统图：绘制仪表盘、DCS操作员站、端子柜和有关仪表和设备的保护接地、系统接地和本安接地等接地系统的连接关系，并标注有关接地线的规格、接地体的接地要求等。它用于安装连接。

（16）操作说明书：包括工艺操作员、设备维护和系统操作人员的操作规程。主要内容有控制系统操作、参数整定和故障处理方法；操作键盘各键钮功能和操作方法；显示画面规格、类型和调用方法；打印报表分类、内容和打印方式；系统维护；等等。

（17）控制功能图：按检测、控制图路，分别绘制由相应的功能模块连接组成的控制功能图。列出内部功能模块的名称、数量、连接端子等。它用于DCS控制组态。

（18）通信网络设备规格表：列出通信网络设备的型号、规格、数量及连接电缆、光缆的型号、规格和长度等。

根据DCS的类型，上述设计文件的内容可以增删或者合并。例如，功能图可采用描述符号绘制，也可根据制造厂商提供的画法绘制。可以增加报警信号一览表，列出各报警点名称、限值（包括事件或警告信号限值）及显示画面页号等。

5.设计文件的校审和会签

设计、校核、审核、审定等各级人员要按各自的职责范围，对设计文件进行认真负责的校审。为使各专业之间设计内容互相衔接，避免错、漏、碰、缺，各专业之间还应对有关设计文件认真会签。

6.设计交底

设计文件下发到生产和施工单位后，应根据施工需要进行设计交底使生产和施工人员了解设计意图。

7.施工、试车、验收和交工

设计人员要派代表到现场配合施工，处理施工中出现的设计问题，指导和参加DCS的验收、试车，参加试生产直到全部基建工程交付生产。

8.技术总结和设计回访

整理、总结试车过程中的问题，积累有关设计问题的资料，对整个设计过程进行技术总结。在移交生产后适当时间，应对所设计工程进行回访，了解使用情况，总结实际经验，提高设计水平。

8.5.3.2　工程设计中的相互关系

DCS的工程设计是工程总体设计的一部分。自控专业设计人员除了应该精通本专业设计业务知识以外，还必须加强与外专业的联系，互相合作，密切配合，只有这样，才能做好设计，才能真正反映设计人员集体劳动的成果。

1.自控专业与工艺专业的关系

自控专业与工艺专业有着十分密切的关系，主要表现在以下几方面：

（1）自控专业设计人员应与工艺专业设计人员共同研究，确定工艺控制流程图（PCD），确定工程的自动化水平和自控设计的总投资。确定DCS中画面的帧、分组；回路和趋势的分组，各显示画面中检测、控制点的显示位置、显示精度、显示数据的大小、刷新时间等。对于工艺控制流程图、工艺配管图等有关图纸，自控专业设计人员应细致地校对，及时发现问题并纠正，在会签阶段，应在有关图纸上签字。应根据工艺控制和联锁要求，提出联锁系统逻辑框图和程控系统逻辑框图或时（顺）序表。

（2）自控专业设计人员应该了解工艺流程、车间布置和环境特征，熟悉工艺过程对控制的要求和操作规程。

（3）工艺专业设计人员应该向自控专业设计人员提供工艺流程图（PFD）、工艺说明书和物性参数表、物料平衡表、工艺数据表（包括容器、塔器、换热器、工业炉和特殊设备）和设备简图、主要控制系统和特殊检测要求（联锁条件）及条件表（包括节流装置和执行器计算条件）、安全备忘录、建议的设备布置图。工艺专业设计人员应与自控专业设计人员共同研究确定DCS中画面的分页、分组等。自控设计人员可根据仪表和控制系统的要求，提出反条件表，供工艺专业设计人员修改，条件表和反条件表应二级（设计、校核）签字。

（4）工艺专业设计人员应该了解DCS、节流装置、执行机构及检出仪表、元件等的安装尺寸，以及对工艺的要求。应了解并掌握DCS的操作方法，与自控专业设计人员共同商讨操作规程。

2.自控专业与电气专业的关系

自控专业设计人员和电气专业设计人员有较多的协调和分工，主要包括以下方面。

（1）仪表电源：仪表用380／220 V和110 V交流电源，由电气专业设计，自控专业提出条件。电气专业负责将电源电缆送至仪表供电箱（柜）的接线端子，包括DCS控制室、分析器室、就地仪表盘或双方商定的地方；仪表用100 V及以上的直流电源由自控专业提出设计条件，电气专业设计；低于100 V直流和110 V交流电源由自控专业设计；仪表和DCS用的不中断电源（UPS）可由电气专业设计，自控专业提出条件；由仪表系统成套带来的UPS由自控专业设计。

（2）联锁系统：联锁系统发信端是工艺参数（流量、压力、液位、温度、组分等），执行端是仪表设备（控制阀等）时，联锁系统由自控专业设计；联锁系统发信端是电气参数（电流、功率、功率因数、电机运行状态、电源状态等），执行端是电气设备（电机等）时，联锁系统由电气专业设计；联锁系统发信端是电气参数，执行端是仪表设备（控制阀等）时，联锁系统由自控专业设计，电气专业提供无源接点，其容量和通断状态应满足自控专业要求；联锁系统发信端是工艺参数，执行端是电气设备时，联锁系统由电气专业设计，自控专业向电气专业提供无源接点，其容量和通断状态应满足电气专业要求，高于220 V电压的接点串入自控专业时，电气专业提供隔离继电器；自控专业和电气专业间用于联锁系统的电缆，原则上采用“发送制”，即由提供接点方负责电缆设计、采购和敷设，将电缆达到接收方的端子箱，并提供电缆编号，接收方提供端子编号；控制室与马达控制中心（MCC）间的联锁系统电缆，考虑设计的合理性和经济性，全部电缆由电气专业负责设计、采购和敷设，并将电缆送控制室I／O端子柜或编组柜，电线在控制室内的敷设路径由电气和自控专业协商。

（3）仪表接地系统：现场仪表（包括用电仪表、接线箱、电缆桥架、电缆保护管、铠装电缆等）的保护接地、接地体和接地网干线由电气专业设计，现场仪表到就近接地网间的接地线由自控专业设计。DCS控制室（含分析器室）的保护接地，由自控专业提出接地板位置及接地干线入口位置，电气专业将接地干线引到保护接地板；工作接地包括屏蔽接地、本安接地、DCS和计算机的系统接地。工作接地的接地体和接地干线由电气专业设计、自控专业提出条件，包括接地体设置（单独或合并设置）及对接地电阻的要求，有问题时双方协商解决。

（4）共用操作盘（台）：电气设备和仪表设备混合安装在共用操作盘（台）时，应视设备多少以多的一方为主，另一方为主方提供盘上设备、器件型号、外形尺寸、开孔尺寸、原理图和接线草图，为主方负责盘面布置和背面接线，负责共用盘的采购、安装，共用盘的电缆由盘上安装设备的各方分别设计、供货和敷设（以端子为界）；当电气盘和仪表盘同室安装时，双方应协商盘尺寸、涂色和排列方式，以保持相同风格。

（5）信号转换与照明、伴热电源：需送DCS控制室，由自控专业负责进行监视的电气参数（电压、电流、功率等），由电气专业采用电量变送器将其转换为标准信号（如4～20 mA）后送控制室；现场仪表、就地盘等需局部照明时，由自控专业向电气专业提出设计条件，电气专业负责设计；采用电伴热的仪表，仪表保温箱和测量管路的电伴热由自控专业设计，向电气专业提出伴热供电要求，伴热电源由电气专业设计，并将电源电缆送自控专业的现场供电箱。

3.自控专业与设备专业的关系

自控专业设计人员必须了解车间设备的情况，特别是塔设备和传动设备的结构特点及性能。工艺设备上有仪表检出部件需安装时，工艺设备专业设计人员需将作为工艺设备条件用的设备条件图与自控专业设计人员共同研究，确定仪表检出元件的安装方位和大小。自控专业设计人员应在设备小样图上会签。要注意所开安装孔的方位、高度等是否合适，是否符合仪表的安装要求。此外，对设备安装后，安装孔部件是否与土建、管道等有相碰情况发生，有否影响安装和调整。同时还要摸清情况，及时处理。

开孔的要求，应根据有关安装图册的规定，提出详细的条件表。对于特殊仪表的零件和机械设备，应提请设备专业人员进行设计。设备专业设计人员有权提出反条件进行修改。

温度计、液位计等检出元件的插入长度及安装高度等，应由自控专业设计人员根据工艺要求及设备特点来确定。

4.自控专业和建筑结构专业的关系

自控专业设计人员应向建筑结构专业设计人员提出控制室、计算机房以及仪表维修车间、辅助车间等建筑的结构、建筑的要求，应提出地沟和预埋件的土建条件。当楼板、墙上穿孔大于300 mm×300 mm时，必须向建筑结构专业提出条件，予以预留。当穿孔小于该值时，可提出预留，也可由施工决定。

对控制室和计算机房的结构设计，自控专业设计人员尚需提出防尘、防静电、防潮、防热辐射、防晒、防噪声干扰和防强电干扰等要求及控制室的采光和空调的要求。建筑结构专业设计人员有权提出反条件。对空调等要求还需与采暖通风专业设计人员配合，以便确定预留空大小、安装位置等。有关土建成品图应由自控专业设计人员会签。

5.自控专业与采暖通风专业的关系

自控专业设计人员应对控制室和计算机房的采暖通风提出温度、相对湿度和送风量等要求。

空调机组及通风工艺流程的自控设计，主导专业是采暖通风专业，其条件、关系等应同工艺专业一样处理。

除了上述专业外，自控专业设计人员尚需与水道、外管、机修、总图等专业设计人员密切配合，搞好协调工作，使工程总设计水平提高。

8.5.3.3　DCS工程设计中的若干问题

根据DCS的特点，在DCS的工程设计中尚需注意过程画面的设计、过程流程图中数据的显示、警告和报警点的设计、控制室和计算机房的设计、供电设计、抗干扰设计、安全措施等问题。

1.过程画面的设计

根据生产过程的要求，控制工程师应与工艺技术人员、管理人员共同讨论，对生产过程的流程图进行合理的分页，对报警点进行合理的选择，对仪表面板进行合理的布置等，使整个DCS工程能反映自动化水平和管理水平，使操作、控制和管理有高起点、新思路。

设计的原则是适应分散控制系统的特点，采用分层次、分等级的方法设计过程画面。

过程流程图画面是操作人员与工艺生产过程之间的重要界面，因此，设计的好坏直接关系到操作水平的高低。过程流程图画画的设计是利用图形、文字、颜色、显示数据等多种媒体的组合，使被控过程图形化，为操作人员提供最佳的操作环境。过程流程图的功能主要有：过程流程的图形显示；过程数据的各种显示，包括数据的数值、棒图、趋势和颜色变化等显示方式；动态键的功能，即采用画面中的软键实现操作命令的执行等。

根据上述功能的要求，用图形和文字等媒体的表现手法进行过程流程图设计才能得到较满意的效果。

过程流程的图形显示又称为静态画面显示，它的设计内容包括过程流程图的分割、过程流程图的图形符号及颜色的配置等。

1）过程流程图的分割

过程流程图的分割是将整个流程图分割成若干分页，分页的设计应该由控制工程师和工艺技术人员共同完成。由控制工程师根据分散控制系统显示屏的显示分辨率和系统画面组成的要求，进行每个分页流程图的绘制。分页设计的基本原则是：

（1）相互有关联的设备宜分在同一分页，有利于操作人员了解它们的相互影响。

（2）相同的多台设备宜分在同一分页，相应的过程参数可采用列表的方式显示它们的开停信号，也可采用填充颜色的方法显示。

（3）公用工程的有关过程流程图可根据流体或能源的类型分类，集中在一个分页或几个分页显示，它们的参数对一些设备的操作有参考价值时，可在这些设备的流程图分页中显示。

（4）根据分散控制系统提供的显示画面数量，留出一个或几个分页作为非操作用显示画面，用于总流程框图显示、欢迎指导画面及为保密用的假画面等。

（5）分页不宜过多，通常一个分页画面可包含几十个过程动态数据，过程的概貌画面包含的动态数据可超过100。

（6）画面的分页应考虑操作人员的操作分工，要避免在同一个分页上绘制不同操作人员操作的有关设备和显示参数。因此，对于操作分工中重叠部分或交叉部分的设备，可采用不同的分页。在各自操作分页上，除了设计相应的操作设备和显示参数外，还设计部分与操作有关的但不属于该操作人员操作的设备和显示参数，以便操作时参考。(www.xing528.com)

采用标准的过程流程图图形符号有利于减少操作错误，有利于减少操作培训时间。有利于系统设计人员和操作人员之间设计意图的相互沟通。因此，在过程流程图中使用的图形符号应采用统一的标准。通常，绘制的图形应与实际的设备有相接近的纵横比。其形状应与实际设备的形状相类似，必要时，也可以在设备图形中绘制有关的内部部件，如搅拌器、塔板等。

2）流程图颜色的设置

流程图中设备和管线颜色配置的好坏直接影响操作人员的操作环境，为了减少操作的失误，过程流程图的背景颜色宜采用灰色、黑色或其他较暗的颜色。当与前景颜色形成较大反差时，也可采用明亮的灰色，以减小反差。

流程画面的颜色宜采用冷色调，非操作画面的颜色可采用暖色调。冷色调能使操作人员的头脑冷静，思维敏捷，也不容易引起视觉的疲劳，绿色和天蓝色还能消除眼睛的疲劳。暖色调可以给参观者产生热烈明快的感觉，具有兴奋和温暖的作用。流程画面的配色应使流程图画面简单明确，色彩协调，前后一致。颜色数量不宜过多，应避免引起操作人员的视觉疲劳。流程图的背景色宜采用黑色，当黑色背景色造成较大反差时，可采用蓝色或咖啡色作为背景色。通常不采用颜色的变化来表示数值的变化。

在一个工程项目中，流程图中颜色的设计应统一，工艺管线的颜色应与实际管线上涂刷的颜色一致。有时，为了避免使用高鲜艳的颜色，也可采用相近的颜色。例如，蒸汽管线的涂色通常是大红色，在流程图中蒸汽管线可用粉红色或桃红色表示。宜使用的颜色匹配：黑色和黄色、白色和红色、白色和蓝色、白色和绿色。不宜使用的颜色匹配：白色和黄色、绿色和黄色、深红色和红色、绿色和深蓝色。一般颜色的指定可参照表8-9，设计人员可根据具体工程酌情处理。

表8-9　色彩选用规则

流程图中设备外轮廓线的颜色、线条的宽度和亮度应合理设置，应该从有利于操作人员搜索和模式识别，减少搜索时间和操作失误的总体设计思想出发，既考虑设备在不同分页上颜色的统一，又要考虑相邻设备和管线颜色的协调。颜色的数量不宜过多，在典型的应用中，四种颜色已能适应需要，一般不宜超过六种。过多的颜色数量会引起操作人员的视觉疲劳，成为可视噪声而造成操作失误。数学上有这样的假设，即用四种颜色就可以将地图上相邻的国家通过涂色来区分它们的国界。因此，从原理来看，DCS的屏幕上也可以用四种颜色区分管线和设备，但是，由于流程图管线交叉、管线内流体的类型较多，因此，通常采用的颜色数量会超过四种。

颜色的亮度要与环境的亮度相匹配，作业面的亮度一般应该是环境亮度的2～3倍。它们对流程图中颜色的搭配也有一定影响，亮度较大时，屏幕上黑色和白色的搭配对操作人员视觉疲劳的影响较小，但是，环境的亮度较小时，这样的颜色搭配就会使操作人员产生不快的感觉。此外，眩光会造成操作能力的下降并引起操作失误。

设备外轮廓线颜色和内部填充颜色的改变是动态画面设计的内容，为了与静态画面中有关设备和管线的颜色匹配，在流程图静态画面设计时就应考虑动态变化时颜色显示的影响。

过程流程图分页中，除了应绘制主要管线外，次要和辅助管线可根据操作的需要与否决定是否绘制。为了减少操作人员搜索时间，画面宜简单明确。

2.过程流程图中数据的显示

过程流程图中数据显示是动态画面的设计内容。其中，数据显示位置等设计又是静态画面的设计内容。由于两者不可分割，因此，都放在数据显示中讨论。

1）数据显示的位置

动态数据显示的位置应尽可能靠近被检测的部位。例如，容器的温度或物位数据可在容器内显示，流量数据可显示在相应的管线上部或下部。数据显示位置也可以在标有相应仪表位号的方框内或方框旁边。在列表显示数据时，数据根据仪表检测点的相应位置分别列出。利用图形方式定性显示动态数据时，常采用部分或全部填充相应设备的显示方法，如容器中液位的动态显示、动设备的开停等。也可采用不断改变显示位置的方法来显示动设备的运行状态，如管道中流体的流动、搅拌机桨叶的转动等。

2）数据显示的方式

动态数据显示的方式有数据显示、文字显示和图形显示等三种。数据显示用于需要定量显示检测结果的场合。例如，被测和被控变量、设定值和控制器的输出值等。文字显示用于动设备的开停、操作提示和操作说明的显示。例如，在顺序逻辑控制系统中，文字显示与图形显示一起，给操作人员提供操作的步骤及当前正在进行的操作步骤等信息。文字显示也用于操作警告和报警等场合。通常，在DCS中，警告和报警显示采用图形显示和声光信号的显示方法，但是对误操作的信号显示，一般不提供显示方法，因此，设计人员可以根据操作要求，将操作的警告和报警提示信号组织在程序中。当误操作时，用文字显示来提醒操作人员，以减少失误的发生。图形显示用于动态显示数据，通常，操作人员仅需要定性了解而不需要定量的数据时，可采用图形显示。例如，容器液位、被测量与设定值之间的偏差和控制器的输出等，常用的图形显示方式是棒图显示。开关量的图形显示常采用设备外轮廓线颜色或轮廓线内填充颜色的变化来表示。例如，填充颜色表示设备运行，不填充颜色表示设备不运行；轮廓线颜色是红色时表示设备运行，颜色是绿色时表示设备不运行等。在图形颜色的设计时，应该根据不同应用行业的显示习惯和约定，确定颜色填充所表示的状态等。例如，在电站系统中，填充颜色表示关闭、在激励状态等。在化工系统中设备轮廓线内颜色的充满表示开启、运行状态等。通常，在顺序逻辑控制系统中，图形显示方式被用于顺序步的显示，当顺序步被激励时，该操作步对应的图形就显示。图形显示的方式可以是颜色的充满、高亮度显示、闪烁或反相显示等。

动态变化具有动画效果，设计时可采用。但是，过多的动画变化会使操作人员疲劳，思想不集中，因此，宜适量使用。

明智地使用颜色和动态变化，能有效地改善操作环境和操作条件。动态数据的颜色应与静态画面的颜色协调。通常，在同一工程项目中，相同类型的被控或被测变量采用相同的颜色，如用蓝色表示流量数据，绿色表示压力和温度数据，白色表示物位和分析数据等。为了得到快速的操作响应，对报警做出及时处理，可采用高鲜艳颜色表示。例如，大红色常用于报警，黄色用于警告等。

3）数据显示的大小

数据显示的位置和大小有时也要合理配置。例如，两排有相同数量级和数值相近的数据显示会造成高的误读率。但是，如果数据显示大些，误读率就会下降。在飞机驾驶的仪表显示中，由于数据并列显示造成的误读率高达40%。在DCS中，为了减小误读率，对于并列数据的显示，常采用表格线条将数据分开，同时，对不同类型数据采用不同的颜色显示。

显示数据的大小应合适。过大的数据显示会减少画面显示的信息量，过小的数据显示会增加误读率，同时，它也受屏幕分辨率的约束。考虑到数字3、5、6、8、9过小时不易识别，对14英寸的屏幕，数字的高度应大于2.5 mm。屏幕尺寸增大时，数字的尺寸也应增大，屏幕的分辨率提高时，数字的尺寸可减小。为了容易识别，数字的线条宽度和数字的尺寸之比宜在1∶10到1∶30。但到目前为止，还没有能提供这种选择功能的DCS。

4）数据的更新速度和显示精度

数据的更新速度受人的视觉神经细胞感受速度的制约，过快的速度使操作人员眼花缭乱，不知所措，速度过慢不仅减少了信息量，而且给操作人员的视觉激励减少。根据被控和被测对象的特性，数据的更新速度可以不同。例如，流量和压力数据的更新速度在1～2 s，温度和成分数据的更新速度在5～60 s。

为了减少数据在相近区域的更新，在大多数DCS中.采用例外报告的方法。它对显示的变量规定一个死区，以变量的显示数据为基准，上下各有一个死区，形成死区带。在数据更新时刻，如果数据的数值在该死区带内，数据就不更新，如果数据的数值超过了死区带，则数据被更新，并以该数据为中心形成新的死区带。这种显示更新的方法称为例外报告。采用例外报告，可以有效地减少屏幕上因更新而造成的闪烁，对于噪声的影响，也有一定的抑制作用。用户应根据对数据精度的要求和对控制的要求等，综合确定死区的大小。过大的死区会降低读数精度，过小的死区不能发挥例外报告的功能，使更新数据频繁。通常，死区的大小可选用变量显示满量程的0.4%～1%。

显示的精度应与仪表的精度、数据有效位数、系统的精度、死区的大小、所用计算机的字长等有关。小数点后的数据位数应合理。例如，压力显示时，如果正常数据范围是0.5 MPa，则用MPa为工程单位显示时，小数点后的位数可选3位，用kPa作为工程单位显示时，小数点后的位数就不能选用3位，否则将不符合仪表的精度。在确定小数点后数据位数时，应根据工艺控制和检测的要求、变量显示的精度等情况综合考虑。例如，精密精馏塔的温度显示需要小数点后1位，一般的温度显示小数点后的位数可选0。

为了增加信息量，在保证有效位数的前提下显示数据所占的位数宜尽可能少，通常，可与工程单位的显示结合起来考虑。例如，流量10 300 kg／h可显示为10.0 t／h。

5）其他画面上数据显示的设计

除了流程图画面的数据显示外，其他画面的数据显示也要合理设计，它们包括仪表面板图、过程变量趋势图、概貌图等。仪表面板图是最常采用的画面，在DCS中，常提供标准的仪表面板图。仪表面板图和过程变量趋势图的设计原则与流程图设计原则相同。为了便于操作人员对数据的识别，在仪表面板图中，应合理选用显示标尺的范围；在趋势图中，应合理使用过程变量的显示颜色；在概貌图中，应合理设置被显示的变量和显示的方式等。

3.警告和报警点的设计

DCS的使用也增加了安全性。大量的警告和报警点无须从外部仪表引入，而直接由内部仪表的触点给出。这不仅是经济的，也使许多操作更为安全。但过多的警告和报警信号反而使引起故障的主要因素难于找到。因为在DCS中，警告和报警的变量种类有较大增加，由一般仪表的测量值警告和报警，增加到有设定值、输出值、测量值变化率、设定值变化率、输出值变化率及偏差值等的警告和报警，所以，在警告和报警点的确定时，应该根据工艺过程的需要合理选用。一个较好的办法是在开车阶段，除了有关的联锁信号系统需有相应的警告和报警点外，其他警告和报警点均在量程的限值处，以减少开车时的干扰，一旦生产过程正常运行，再逐项改变警告和报警的数据。

除了工艺过程变量在限值处会造成警告和报警，DCS的自诊断功能也引入了报警信号。例如，检出元件的信号值在量程范围外某限值时的元件出错信号，通信网络的通信出错信号等。这些信号不需要设计人员确定。

4.控制室和计算机房的设计

控制室和计算机房的设计应根据自动化水平和生产管理的要求确定控制室和计算机房的规模和级别，可以从位置选择、机房布置、建筑要求、采光和照明、控制室和计算机房的空调等方面进行选择和设计。

1）位置选择

控制室和计算机房的位置应接近现场，便于操作。控制室和计算机房宜相邻布置，中间用玻璃窗隔开，便于联系。主机房的长宽比以3∶2为宜，以提高使用率。控制室和计算机房不宜与变压器室、鼓风机室、压缩机室或化学药品仓库等建筑相邻。当与办公室、操作人员交接班室、工具室相邻时，应用墙隔开，中间不开门，不要互相串通。根据实际情况，允许在控制室和计算机房旁设置仪表维护值班室、DCS备品备件室等。

控制室和计算机房不宜设置在工厂主要交通干道旁边，以避免交通工具噪声和扬尘等危害。控制室和计算机房内的噪声应不大于65 dB。应远离振动源和具有电磁干扰的场所，周围不应有造成控制室和计算机房地面振幅为0.1 mm（双振幅）和频率为25 Hz以上的连续振源。

应考虑控制室和计算机房的朝向。在满足防火、防爆等要求下，宜面向装置，坐北朝南。对于高压、有爆炸危险的生产装置，宜背向装置。对易燃、易爆、有毒和腐蚀性介质的生产装置，宜设置在该装置的主导风向的上风侧。控制室和计算机房应尽量避免暴晒。

2）机房布置

机房布置应有利于达到最大工作效率和系统利用率。因此，对机房内操作设备的布置应遵循以下原则：

（1）经常接触的操作设备应靠近DCS操作站。

（2）对其他操作设备应在操作员视野所及的地方，如可在主机房内设置输入、输出设备磁带机等。

（3）要设计一个适当的维护通道，便于维护人员方便地处理系统中设备出现的故障，如相邻设备间的维修距离在不影响使用的情况下应尽可能小；维修的间隔应考虑带有调试仪器的小推车所占空间和维修所用的资料、工具和局部照明灯具的位置，当维护工作会同时接触两台以上的设备时，各设备的门的开启应不影响系统设备的维修，要考虑有存放备品备件、维修工具、测试仪器、资料、手册等的场所。

对设置仪表盘的场所，应考虑仪表盘和操作台的协调，使操作人员能观察到尽可能多的盘面，有利于操作。

3）建筑要求

为了使操作人员有一个舒适和良好的工作环境，控制室和计算机房的建筑应造型美观大方，经济实用。

（1）吊顶和封顶的目的是保温隔热，减少扬尘，方便送风管、照明灯具、电缆电线等的设计处理。采用DCS的控制室和计算机房宜采用吊顶。吊顶下的净空高度，有空调时为3.0～3.6 m，无空调时为3.3～3.7 m。

（2）控制室和计算机房的地面应平整不起风尘。通常采用自由通道型地板。它是边长为400～600 mm见方的可拆卸式地板，宜安装在一般水磨石地面上，其高度在一定范围内调整，地板下面可以自由敷设电线电缆。地坪标高应高于室外300 mm以上。当为可燃气体和可燃蒸气比重大于0.8的爆炸危险场所时，地坪标高应高于室外地面0.5～0.7 m。

（3）室内场面应平整、不易起尘、不易积灰、易于清扫和不反光。

（4）控制室和计算机房宜两面、三面或四面包围，不设窗或设双层防沙窗。以不开窗，人工照明为宜。如需开窗，宜朝北开窗，以得到柔和均匀的采光。对其他朝向的开窗，应考虑采取避免阳光直射的措施。

（5）为防止噪声，控制室和计算机房宜采用吸音天栅。例如，可结合静压回风，采用吸音的穿孔板。

（6）控制室和计算机房的门应向外开，一般应通向既无爆炸又无火灾危险的场所。宜设置缓冲室。

4）采光和照明

DCS的控制室和计算机房宜采用人工照明。为不使操作人员造成视觉疲劳，同时有利于维护有足够的照度，在距地面0.8 m高度处的光照度应不小于200 lx。人工照明的方式和灯具布置，应使操作站的视屏处有最大照度，但不产生眩光和阴影。采用仪表盘时，仪表盘面处的光照度应不小于150 lx。

当不采用自然采光时，应配置停电时的应急照明电源及相应的自动切换系统。

5）控制室和计算机房的空调

装有DCS和计算机设备的控制室和计算机房宜采用空调系统，一般的要求是：温度控制在（25±2）℃。冬季可低些，保持在（20±2）℃，夏季可稍高，保持在（27±2）℃。温度变化梯度≤5℃／h。相对湿度在55%±10%。空气中的尘埃应满足空气洁净度≤3 500粒／升。

宜上送下回通风，新风量＜15%，正风压＞10 Pa，应避免冷风直接吹向操作人员。

温度的升高，会引起固体组件关门电平急剧下降，造成输出电平升高，功耗增大，交叉漏电流变大，电源纹波系数增大。其表现为出现偶发故障次数增加、参数的漂移加大。因此，应稳定控制室内温度及缩小温度变化梯度。

湿度的控制也十分重要。当空气中相对湿度大于65%时，任何固体表面均附有一层0.001～0.01μm的水膜，随着湿度的增加，水膜厚度可增大到几十微米。水膜的存在会造成器件金属表面的腐蚀，管脚锈断，降低绝缘电阻。此外，水分子通过毛细管孔隙进入密封件内部，使元器件特性变差，稳定性下降。过于干燥时，如湿度小于30%，则操作人员会感到不舒服，且运动时的摩擦会引起人体带电，当操作人员接触机件时，会破坏内存状态，击穿电子元器件。此外，过分干燥会引起接插件的变形和扭曲，甚至使磁盘、磁带机无法正常工作。因此，应设置室内湿度控制系统，使湿度控制在要求的范围。

尘埃会降低绝缘电阻，造成接触不良。在光、磁读写系统中，尘埃会造成读写出错，甚至损坏读写装置和磁盘、光盘等存储媒体。此外，尘埃也易吸附有害气体，腐蚀元器件并影响操作环境。为此，应采用除尘装置、正压通风等措施。吸风口位置应选择在空气洁净处，不应吸入有害气体。

5.DCS的供电设计

DCS的供电包括DCS控制系统的供电、仪表盘供电，变压器、执行器等仪表的供电和信号联锁系统供电。仪表盘供电包括盘装仪表及盘后安装仪表的供电，信号联锁系统的供电是指DCS连接的输入／输出信号联锁等装置的供电。

对DCS的供电宜采用三相不间断电源供电，一般应采用双回路电源供电。为保证安全生产，防止工作电源突然中断造成爆炸、火灾、中毒、人身伤亡、损坏关键设备等事故的发生，并能及时处理，防止事故扩大，DCS和信号联锁系统的供电应与正常供电系统分开。采用频率跟踪环节的不间断电源时，才允许与正常工作电源并列连接。

DCS对电源电压、频率有一定要求，应根据制造厂商提供的条件采用稳压稳频措施。

DCS所需的直流供电，宜采用分散供电方式，以降低直流电阻和减小电感干扰。在设计时应注意下列几点。

（1）为尽可能减小电感干扰和降低线路压损，在总电源与各组合分电源供电点之间宜采用16 m2或25 m2的软电焊机用粗电线。

（2）注意用电设备和系统的最小允许瞬时扰动供电时间的影响。一般用途的继电器其失电时间为5 ms、10 ms、20 ms、30 ms等。换向滑阀、电磁气阀等，其换相时间为10 ms、20 ms、30 ms、50 ms等。

（3）各机柜的直流电源容量应按满载时考核。按总耗电量的1.2～1.5倍计算信号联锁系统的用电量。

（4）要考虑设置灵敏过流、过压的保护装置，要设置掉电报警及自动启动备用发电设备的装置。当快速自动保安用备用发电机组设备与不间断电源配套使用时，不间断电源的供电工作时间可按10 min考虑。采用蓄电池组配套使用时，蓄电池组放电时间也按10 min考虑。若仅有手动的备用发电机组，则不间断电源或蓄电池组的供电时间应按1 h考虑。

6.安全措施

为防止鼠虫危害，防止有害气体、雨水沿汇线槽进入控制室，电缆进线口必须严格密封，宜用沙子填充，用石灰砂浆堵严，并用沥青涂面。

为防虫蛀等危害，对吊顶和活动地板所用的木料宜用氯化钠煮过或其他防蛀处理。

应有足够的灭火器材，灭火剂应选用1211灭火剂。也可配置部分二氧化碳和泡沫灭火器材。

接地电阻的要求应符合制造厂商的规定。

控制室的门应向外开启，并且背向装置。建筑设计应符合“建筑设计防火规范”耐火等级一级标准。其他房间按等级三级标准设计。

控制室和计算机房的墙层可设置隔离网，它既可保温也可防干扰和防振，并且有隔音作用（朝向装置的墙设置石棉隔离层时）。

电缆进入控制室时，宜先由低标高处抬高后进入控制室，防止雨水顺电缆流入控制室。控制室地坪标高应高出室外地坪300 mm，最大落差可达0.7 m。

射频干扰虽然对DCS不很敏感，但是，控制室内安装的基地式通信器材不应靠近主机系统，如便携式步话机不得在1.52 m（5英尺）以内使用。