DCS控制系統(tǒng)的接地問題及防護(hù)措施

李超

摘要：DCS控制系統(tǒng)又叫作分布式控制系統(tǒng)，其融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)等，在工業(yè)領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。DCS控制系統(tǒng)在應(yīng)用過程中會(huì)遇到一些干擾因素，影響其控制的精準(zhǔn)度，為了提升DCS控制系統(tǒng)的效果，本文分析了DCS系統(tǒng)接地類型和要求，并針對(duì)不良接地的預(yù)防提出看法。

關(guān)鍵詞：DCS接地;不良接地;危害;維護(hù);

1.前言

隨著我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛快發(fā)展，DCS（分散控制系統(tǒng)）已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中。據(jù)多方位了解，很多發(fā)企業(yè)DCS系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“死機(jī)”現(xiàn)象，這種“死機(jī)”現(xiàn)象多數(shù)的原因是因?yàn)榻拥叵到y(tǒng)不良或存在其他問題所引起的。為了避免DCS系統(tǒng)出現(xiàn)上述問題，保證DCS系統(tǒng)安全、正常的運(yùn)行。本文針對(duì)某企業(yè)熱控DCS系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研和分析，總結(jié)出一般性的DCS接地預(yù)防原則，便于技術(shù)人員在以后的實(shí)際工作中運(yùn)用。

2 DCS系統(tǒng)接地問題分析

2.1對(duì)DCS系統(tǒng)接地分類問題的分析

不同的接地裝置具有不同的特征功能，從這個(gè)角度考慮，DCS系統(tǒng)大致可以被分為以下兩種：第一種是保護(hù)性接地，第二種是工作性接地。無論采用哪種方式，其最主要的目的都在于確保設(shè)備和相關(guān)人員能夠在安全的環(huán)境中順利開展工作。具體來說，保護(hù)性接地指的是在電源出現(xiàn)故障損壞的情況下，原本不帶有電壓的設(shè)備外殼出現(xiàn)電壓，對(duì)操作人員的安全性產(chǎn)生威脅，故而在金屬外殼連接接地裝置，以及時(shí)將危險(xiǎn)電壓導(dǎo)入地面。工作性接地則指的是盡可能地避免DCS信號(hào)受到干擾，確保其讀取和顯示的相關(guān)數(shù)據(jù)信息具備較高的準(zhǔn)確性，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上采取恰當(dāng)有效的方案措施予以控制。通常來說，工作接地包括以下幾種類型：其一是機(jī)器邏輯地，其二是保護(hù)地，其三是屏蔽接地，其四是信號(hào)回路接地，除此之外還有一種是本安接地，但是這種接地方式僅在防爆系統(tǒng)和石化系統(tǒng)中可以見到，在其他系統(tǒng)中并不適用。首先，保護(hù)地的功能在于將產(chǎn)生的靜電荷全部儲(chǔ)存于設(shè)備外殼，這樣便不會(huì)對(duì)操作人員產(chǎn)生意料之外的威脅傷害。該種接地方式可以說是最基礎(chǔ)且最為必要的一種，對(duì)于DCS系統(tǒng)而言，所使用的機(jī)柜均應(yīng)當(dāng)采用這種接地裝置。其次，邏輯地的功能優(yōu)勢主要在于統(tǒng)一電位，至少應(yīng)當(dāng)與控制系統(tǒng)的電路保持一致，這樣便不會(huì)產(chǎn)生電位浮動(dòng)現(xiàn)象，顯示的信號(hào)也會(huì)具有較高的準(zhǔn)確性，除此之外，該種接地方式還能保護(hù)線路不受外界磁場的影響。然后，屏蔽地也被稱之為模擬地，該種接地方式的功能作用主要表現(xiàn)在使得產(chǎn)生的信號(hào)信息更具準(zhǔn)確性，并且在傳輸過程中有效排除外界因素的不利影響，確保最終產(chǎn)生的信號(hào)能夠發(fā)揮有利的價(jià)值。（4）本安地只在特定的系統(tǒng)中采用，該種系統(tǒng)中往往配置有本安回路。該種方式的主要目的在于穩(wěn)定電壓和電流，避免其超出安全范圍之外。若是發(fā)生短路故障，系統(tǒng)會(huì)在最短的時(shí)間內(nèi)將電流調(diào)整至安全范圍之內(nèi)，避免因電流過大而造成不必要的麻煩。

2.2 DCS系統(tǒng)接地方式

（1）DCS接地網(wǎng)采用原有的方式，一端連接電氣接地網(wǎng)。（2）DCS系統(tǒng)具有專門的接地網(wǎng)，不會(huì)與其他裝置共用。（3）專門的接地網(wǎng)與電氣接地網(wǎng)之間需要連接其他的線路，即接地母線。因?yàn)楸Ｗo(hù)接地和屏蔽接地在許多方面都是類似的，以往的DCS系統(tǒng)大多專門設(shè)置接地網(wǎng)，但是這種方式也有較多的缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：占地面積較大，安裝過程中需要投入較多的成本費(fèi)用，耗用的原材料較多，與廠房之間往往間隔較遠(yuǎn)，并且后期的維護(hù)和管理工作在開展起來也具有較大的難度，故而無法達(dá)到較為理想的效果。所以，在對(duì)實(shí)際情況做出考量之后便可得知，專門安裝DCS接地網(wǎng)具有較大的操作難度，并且無法很好地保障設(shè)備和相關(guān)人員的安全。舉個(gè)例子來說，某一企業(yè)曾經(jīng)出現(xiàn)過接地問題，導(dǎo)致機(jī)組閘頻繁跳閘，之后選擇采用電氣接地網(wǎng)，效果大大改善。

2.3現(xiàn)場接地注意事項(xiàng)

（1）現(xiàn)場控制站：機(jī)柜與底座之間有一層材料是膠皮，具有良好的絕緣效果，屏蔽地匯流排與底座之前也能夠?qū)崿F(xiàn)良好的絕緣效果，所以，企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求做好相關(guān)的接地工作。I/O柜與UPS連接的電源地相同，這樣才能使兩者形成的電位不存在差異。（2）現(xiàn)場控制站：通過金屬外殼實(shí)現(xiàn)接地的設(shè)備主要包括以下幾種：系統(tǒng)顯示器、服務(wù)器主機(jī)、工程師站、操作員站以及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等。（3）I/O模件：模擬量模件與邏輯地連接，然后再與屏蔽地連接，最后與總匯流排連接即可。（4）保護(hù)地通過接地螺釘與分干線連接，屏蔽地通過匯流排與公共連接板連接。（5）相關(guān)的負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)測試系統(tǒng)電阻，使之達(dá)到制造商所要求的標(biāo)準(zhǔn)。

3.不良接地的預(yù)防

3.1預(yù)防性維護(hù)措施

在日常使用時(shí)，相關(guān)的負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)DCS系統(tǒng)制定預(yù)防性維護(hù)方案，盡可能地避免產(chǎn)生故障問題，這也是有效減少接地故障的方法。在制定預(yù)防措施時(shí)，負(fù)責(zé)人員至少應(yīng)當(dāng)綜合考慮以下幾個(gè)方面的因素：其一是針對(duì)設(shè)備在正常運(yùn)行過程中提出怎樣的要求，其二是設(shè)備應(yīng)當(dāng)具備的功能優(yōu)勢，其三是設(shè)備主要用于何處。為了盡可能地避免系統(tǒng)因故障檢修工作和采取預(yù)防性措施而無法正常運(yùn)行，負(fù)責(zé)人員可以考慮進(jìn)行全面檢查，任何一個(gè)子系統(tǒng)都不應(yīng)忽略，并將預(yù)先制定的防護(hù)措施落實(shí)到位，這樣才能有效排除安全隱患，確保系統(tǒng)順利工作而不發(fā)生故障問題。具體來說，針對(duì)DCS系統(tǒng)采取的預(yù)防性維護(hù)措施主要包括以下幾項(xiàng)：首先在停電轉(zhuǎn)態(tài)下檢查操作站與控制站是否存在安全問題，檢查相關(guān)設(shè)備是否存在故障隱患，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行清理，使之保持整潔干凈;其次是進(jìn)行冗余測試，測試對(duì)象包括控制器、電源以及服務(wù)器，測試內(nèi)容包括冗余電源是否能夠提供穩(wěn)定的電壓，控制器與服務(wù)器的性能發(fā)揮是否受到不利影響，以及各個(gè)構(gòu)件是否被損壞;然后是檢查線路和負(fù)載，并測試線路電阻;最后便是對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行恢復(fù)整理，并及時(shí)記錄。

3.2日常性維護(hù)措施

為了盡可能地使設(shè)備能夠正常運(yùn)行，企業(yè)單位應(yīng)當(dāng)制定合理有效的巡檢方案，督促相關(guān)操作人員嚴(yán)格遵循規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如此才能在存在隱患問題時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取恰當(dāng)措施予以處理，避免對(duì)DCS系統(tǒng)的后續(xù)工作產(chǎn)生不利影響。日常維護(hù)工作應(yīng)當(dāng)大致按照如下的步驟進(jìn)行：首先，查看是否存在故障發(fā)生的預(yù)警信號(hào)，尤其是要關(guān)注電源設(shè)備和死機(jī)故障等，若是出現(xiàn)預(yù)警信號(hào)，相關(guān)的負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)在最短的時(shí)間內(nèi)采取措施予以處理，并且確保故障在以后期間也不會(huì)再次出現(xiàn)。其次，相關(guān)的負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)定期進(jìn)行清理工作，清除灰塵雜質(zhì)等物體，始終保持系統(tǒng)的干凈整潔，同時(shí)也要控制好溫度和濕度，若是發(fā)生較大的波動(dòng)，應(yīng)當(dāng)立即采取措施進(jìn)行調(diào)整，使之回歸可接受的范圍之內(nèi)。采取科學(xué)合理的維護(hù)措施能夠避免設(shè)備過快老化，使其在未來較長的一段時(shí)間內(nèi)正常發(fā)揮其功能作用。然后，企業(yè)單位應(yīng)當(dāng)完善日常維護(hù)體系，針對(duì)需要維護(hù)的部分制定詳細(xì)可依的方案，確保相關(guān)操作人員能夠嚴(yán)格遵循規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)要求，促使維護(hù)工作實(shí)現(xiàn)良好的效果。最后，對(duì)維護(hù)工作進(jìn)行定期檢查，整理獲取的數(shù)據(jù)信息資料，進(jìn)行分類匯總之后與往期對(duì)比，查看在哪些方面仍然存在問題，進(jìn)行深入分析之后便可采取合理的措施予以處理。操作過程中應(yīng)當(dāng)注意防護(hù)靜電，操作人員應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備好工作服和防靜電護(hù)腕，不與易產(chǎn)生靜電的裝置設(shè)備接觸，避免損壞設(shè)備也對(duì)自身的安全產(chǎn)生威脅。

4.總結(jié)

DCS系統(tǒng)接地技術(shù)具有極其重要的作用，無論是設(shè)計(jì)系統(tǒng)，還是實(shí)施設(shè)計(jì)方案和后期的維護(hù)工作，都應(yīng)當(dāng)關(guān)注和重視該項(xiàng)技術(shù)。DCS系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)若是發(fā)生接地故障，便會(huì)出現(xiàn)死機(jī)或是信號(hào)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。所以，企業(yè)單位應(yīng)當(dāng)重視接地問題，在開展接地操作時(shí)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和要求，并做好維護(hù)工作，這樣才能使DCS系統(tǒng)在未來較長的一段時(shí)間內(nèi)正常發(fā)揮其功能作用。

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