DCS板卡維護的靜電防護

周利君

摘要：簡單介紹靜電的基本知識、對于DCS板卡的危害以及維修過程中的預防措施，對板卡維護有一定的現實指導意義

關鍵詞：DCS板卡；靜電；靜電防護

DCS板卡是核電數字化儀控系統的重要組成部分，是其實現數據采集、分散控制和集中監視的硬件基礎，對電站的安全和有效運行至關重要。DCS板卡大多使用大規模集成電路，由于芯片對于電壓承載能力較差，如果在其維護過程中特別是接觸板卡時不采取防靜電措施，存在極大可能造成板卡靜電損傷。而這種靜電損害一般情況下目視難以察覺，極有可能導致板卡“帶病作業”，提高了故障定位難度并增加了系統安全風險。因此，DCS板卡系統維護工作中，加強對靜電產生機理和靜電放電損傷的認識，從而避免靜電放電損壞板卡是非常重要和必要的。

1 靜電產生機理及放電損傷

1.1 靜電產生的機理

靜電是通過電子或者離子轉移而形成的，可由物質的接觸和分離、靜電感應、介質極化和帶電微粒的附著等物理過程而產生，其中最主要的兩種形式，摩擦產生靜電和感應產生靜電。[1]摩擦起電主要是通過物體接觸再分離而產生，產生靜電的大小主要與摩擦物體本身的材料性質有關。感應起電則是帶電體通過自身電磁場作用致使導體電荷產生分離運動，不帶電的導體的兩端分別感應出負電和正電。

1.2 靜電對板卡的危害

DCS板卡芯片種類繁多，各芯片的靜電承載能力也有差異，對靜電最敏感的器件僅僅100V靜電都能對其造成損傷。而維修工作的主要參與者人，僅僅是通過簡單的肢體活動就能摩擦產生24kV以上的靜電壓。在板卡維護過程中，如果操作人員缺乏靜電防護意識且不采取防靜電措施直接去觸摸板卡，人體上的靜電放電能夠輕易的損壞板卡上的靜電敏感元器件從而造成板卡故障。靜電放電損壞板卡一般有兩種故障模式：一種是功能完全失效，發現故障直接替換；另一種是潛在性緩慢失效，故障類型隱蔽且風險不可控。

功能完全失效的板卡，由于板卡功能直接喪失能輕易被甄別，通常采用更換備件的方式替換故障板卡，并不會對DCS控制系統的性能造成影響。潛在性緩慢失效的板卡則相反，故障類型具有隱蔽性、潛伏性，僅僅通過直觀檢查很難發現，只有通過專用測試儀器反復地測試其指標，才能判斷出來。潛在性緩慢失效的板卡極有可能被繼續誤用于DCS控制系統，從而造成控制系統故障定位的難度和維修成本大大增加。

2 DCS板卡維護的靜電防護措施

前面我們已經提到，板卡靜電危害的主要形式是靜電放電引起的功能完全失效和潛在性緩慢失效，并造成DCS系統性能的失效或者下降。靜電現象是客觀存在的，防止靜電對板卡損傷的途徑只有兩種：一方面從板卡的設計上進行抗靜電設計和工藝優化，另一方面就是采取防護措施，使板卡在運輸和使用維護過程中盡量避免靜電帶來的損傷。[2]DCS板卡維護工作，很少涉及板卡設計和工藝更側重于板卡使用，因此多采用在使用過程中采取防護措施來降低靜電放電損傷風險。采取的措施主要是對工作區域、包裝、運輸、維修人員等環節采取以下靜電防護措施。

2.1 建立防靜電安全工作臺

防靜電材料制成的防靜電墊是防靜電工作臺不可缺少的主要組件，其主要作用就是通過接地線與地面相連，達到泄放靜電的效果。在工作臺上操作時，人、所使用的工器具以及板卡電位相等，板卡不會受到摩擦起電等靜電放電的影響從而避免靜電損傷。為了保持防靜電墊的防護效果，防靜電墊定期清潔維護，及時清除與工作不相關物品。

2.2 包裝、運輸過程的防靜電措施

一般來說，板卡存儲運輸過程中的靜電防護主要是是對靜電屏蔽袋的采用，盡可能的采用防靜電周轉箱以及防靜電托盤。塑料制品應在板卡包裝、運輸中應禁用，主要是因為塑料材料的特性，容易通過摩擦等方式產生較高的靜電且泄放時間相對較長。

2.3 人員靜電防護要求

板卡維護過程中人員需要直接接觸板卡，是很大的靜電危害來源。在人員對地絕緣較好的情況下，通過簡單的肢體活動就能摩擦產生24kV以上的靜電壓，如果發生靜電放電能輕易的損壞板卡。為降低人體靜電放電損傷板卡機率，應采取穿戴防靜電服以及避免過多的身體活動。維修人員若需要接觸板卡，就必須采取靜電防護措施，最低防護要求為佩戴防靜電手環。防靜電手環通過將人體和地進行連接及時泄放人體靜電，而在使用過程中應注意手環要緊密的和人體皮膚接觸。

2.4 其他操作要求

如果由于維修人員的操作失誤或對靜電知識的欠缺所造成的后果都會埋下隱患。除了充分利用防靜電工具和設備，還必須保持防靜電操作意識以降低風險：將所有板卡均視為靜電敏感期間，時刻保持風險意識；在任何場合均不允許未采取防靜電措施的人員接觸板卡；手持卡件時應避免接觸其導電部分，操作過程中應避免對板卡的接觸次數，按需逐一取用；板卡加有電源時，一定要去掉電源后才能對板卡進行拔插；工作過程中經常觸摸靜電接地柱；避免人和人之間直接傳遞。每一個板卡維護人員都要養成良好防靜電工作習慣。

3 結語

總而言之，在板卡維護過程中，人員若不采取靜電防護措施，板卡就存在極大地靜電損傷風險。損傷板卡不僅會提高維護成本，而且潛在性的失效會給DCS系統正常運行留下隱患。作為DCS維護人員必須時刻注意靜電防護，更重要的是要懂得如何靜電防護。

參考文獻：

[1]馬勝男，郭德華.國外靜電安全標準進展[D].標準科學，2012.

[2]袁晨光，朱紅永.靜電對電子元器件的危害及防護[D].信息通信，2013.