論述DCS系統的接地

張聰

(富拉爾基發電總廠,黑龍江齊齊哈爾 161041)

論述DCS系統的接地

張聰

(富拉爾基發電總廠,黑龍江齊齊哈爾 161041)

隨著電力工業的迅速發展和熱工自動化水平的提高,分散控制系統(DCS)已在國內各電廠中得到廣泛應用,DCS合理、可靠的系統接地,是DCS系統非常重要的內容。為了保證DCS系統的監測控制精度和安全、可靠運行,必須對系統接地方式、接地要求等方面進行認真設計和統籌考慮。

信號干擾 屏蔽 接地

DCS合理，可靠的系統接地是DCS系統正常工作的重要保證，它能很大程度的提高控制系統的精確度和抗干擾能力。我根據我廠的系統設計、現場經驗，對DCS系統的干擾和接地進行了簡要介紹。

1 DCS信號干擾源

1.1 干擾源的分類

影響DCS系統的干擾源大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是干擾源。一般的，按干擾模式不同，干擾分為共模干擾和差模干擾。

1.2 DCS干擾的主要來源

電廠DCS系統的干擾主要有電源干擾，傳輸信號干擾等。電源干擾是因為DCS系統通過工業用電網絡供電，工業系統中的大型設備的啟動、停止等會引起電壓的波動，對系統造成干擾。傳輸信號干擾是因為DCS系統的傳輸是靠電纜實現的，信號線會因為受到空間電磁輻射感應的干擾降低I/O信號的精度。

2 抑制干擾信號的方法

綜上所述的DCS信號干擾源，在電廠的DCS系統中會經常出現，如果不能合理的抑制和消除這些干擾，會嚴重的影響DCS系統的精度和準確性，嚴重的時候還會造成卡件和處理器的損壞，如果有強電的竄入還可能造成DCS系統的癱瘓。我根據現場工作的實際經驗總結了一些方法，其中最常見的方法就是隔離。

2.1 隔離

(1)信號的傳輸都是由信號線來實現的，信號線在鋪設過程中應該注意，不能有損壞或絕緣裸露的現象，否則會介入外部的干擾。

(2)DCS系統中有各種各樣的信號，按種類主要分為兩種：模擬量信號和開關量信號。模擬量信號對高頻的脈沖信號的抗干擾能力是很差的，應該用屏蔽雙絞線連接，并且應該有單獨的鋪設線路，盡量避免與其他信號線接觸，尤其是強電。開關量信號分為高電平和低電平。低電平信號雖然對低頻的脈沖信號有一定的抗干擾能力但是還是建議應該用屏蔽雙絞線鏈接，鋪設過程中也應該盡量避開強電。高電平信號的抗干擾能力很強，但是它會干擾以上兩種信號，因此也建議用屏蔽雙絞線。

3 DCS系統接地

3.1 DCS系統接地的基本要求

DCS系統接地是為了保證當進入DCS系統的信號、供電電源或DCS系統設備本身出現問題時，有效的接地系統能承受過載電流并可以迅速將過載電流導入大地。系統的接地應牢固可靠，宜與電廠電力系統公用一個接地網，接地電阻應符合DCS廠家的要求不得通過非DCS設備接地，不得接到高壓設備所用的接地點，非系統設備不得通過DCS系統接地，不得把系統接到結構件上。接地系統能否符合規程要求，主要指標是接地電阻大小。我廠的DCS系統用的是上海新華公司的XDC-800系統，XDC-800系統由若干個站組組成，每個站組內實行單點接地，站組內各站接地點分別匯接到站組接地點，站組的接地點匯接到XDC-800系統接地銅板，接地銅板到大地的接地電阻≤4Ω。

3.2 DCS接地分類

在一般情況下，DCS系統接地有保護地、邏輯地、屏蔽地等。(1)保護地，保護接地是將DCS中平時不帶電的金屬部分與地之間形成良好的導電連接，以保護設備和人身安全。當DCS電源系統發生故障造成外殼帶電時，良好的接地可以降低外殼與地之間的電位差，如果人不小心接觸到外殼，可以減輕傷害。因此DCS系統所有的操作員機站、工程師站、端子柜等均應接保護地，保護地應接至電氣接地網，接地電阻小于4Ω。

(2)邏輯地，DCS系統邏輯電平負端公共地，也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負5伏、正負12伏的負端，需要接入公共接地極。

(3)屏蔽地，就是屏蔽掉現場各類信號在傳輸過程中產生的干擾，以提高信號精度。DCS系統中信號電纜的屏蔽層應做屏蔽接地。鎧裝電纜的金屬鎧不應接屏蔽地，必須是銅絲網或鍍鋁屏蔽層接地。

3.3 DCS系統接地方式

(1)將DCS接地網與電氣接地網相連，即與電氣接地網共地；(2)為DCS系統設置專用獨立的接地網；(3)設DCS專用接地網，經接地線、再接至電氣接地網；第二種接地方式與第三種接地方式有很多相似之處，并且這兩種DCS系統的接地方式存在很多的缺點：由于是專用的獨立的接地網，所以占地面積較大，需要消耗大量的電纜及接地網鋼，提高了投資成本，并且這種接地網一般距離生產廠房比較遠(因不易在廠房內找到合適的位置)，管理、維護、測量及查找接地極和接地線不方便，且效果不是很好。根據實際運行效果表明，設置專用的獨立的DCS接地網是既費錢又不安全的，并且故障率相對較高，一旦出現問題很容易造成電廠機組跳閘，因此不少電廠DCS系統后來都改用電氣接地網接地，并且取得了良好的效果。

3.4 DCS信號屏蔽及其接地

根據有關技術規定要求，計算機或DCS系統信號電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，但不可同時接地，其接地方式應符合下列規定：(1)當信號源浮空時，屏蔽層應在計算機側接地。(2)當信號源接地時，屏蔽層應在信號源側接地。(3)當放大器浮空時，屏蔽層一端宜與屏蔽罩相連(現在的AI、AO信號普遍采用隔離器)。(4)當屏蔽電纜途經接線盒分斷或合并時，應在接線盒內將其兩端電纜的屏蔽層連接。

3.5 現場接地注意事項

(1)現場控制站：操作員站、工程師站、網絡交換機、服務器主機、系統顯示器等采用外殼接地或直接將電源地線連接至電氣接地網。(2)I/O模件：模擬量模件即直流24伏的負端接至邏輯地匯流排上，邏輯地匯流排接至屏蔽地，再接入總接地匯流排。(3)現場控制站的保護地應從機柜下方的接地螺釘接至接地分干線，現場控制站的屏蔽地應從接地匯流排接至公共連接板。(4)接地系統的電阻必須進行測試，以保證接地能滿足控制系統制造商的要求。

4 結語

DCS系統的可靠運行是機組穩定運行的重要保障，DCS系統信號干擾是電廠普遍的問題，正確的解決DCS系統的接地問題就能增強DCS系統的抗干擾能力，提高企業的經濟效益。

[1]魏慶福，等.STD總線工業控制機的設計與應用[M].北京:科學出版社,1991.6.

[2]計算機安全技術專輯[C].計算機應用導報,1988.4.