论述DCS系统的接地

张聪

(富拉尔基发电总厂,黑龙江齐齐哈尔 161041)

论述DCS系统的接地

张聪

(富拉尔基发电总厂,黑龙江齐齐哈尔 161041)

随着电力工业的迅速发展和热工自动化水平的提高,分散控制系统(DCS)已在国内各电厂中得到广泛应用,DCS合理、可靠的系统接地,是DCS系统非常重要的内容。为了保证DCS系统的监测控制精度和安全、可靠运行,必须对系统接地方式、接地要求等方面进行认真设计和统筹考虑。

信号干扰 屏蔽 接地

DCS合理，可靠的系统接地是DCS系统正常工作的重要保证，它能很大程度的提高控制系统的精确度和抗干扰能力。我根据我厂的系统设计、现场经验，对DCS系统的干扰和接地进行了简要介绍。

1 DCS信号干扰源

1.1 干扰源的分类

影响DCS系统的干扰源大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是干扰源。一般的，按干扰模式不同，干扰分为共模干扰和差模干扰。

1.2 DCS干扰的主要来源

电厂DCS系统的干扰主要有电源干扰，传输信号干扰等。电源干扰是因为DCS系统通过工业用电网络供电，工业系统中的大型设备的启动、停止等会引起电压的波动，对系统造成干扰。传输信号干扰是因为DCS系统的传输是靠电缆实现的，信号线会因为受到空间电磁辐射感应的干扰降低I/O信号的精度。

2 抑制干扰信号的方法

综上所述的DCS信号干扰源，在电厂的DCS系统中会经常出现，如果不能合理的抑制和消除这些干扰，会严重的影响DCS系统的精度和准确性，严重的时候还会造成卡件和处理器的损坏，如果有强电的窜入还可能造成DCS系统的瘫痪。我根据现场工作的实际经验总结了一些方法，其中最常见的方法就是隔离。

2.1 隔离

(1)信号的传输都是由信号线来实现的，信号线在铺设过程中应该注意，不能有损坏或绝缘裸露的现象，否则会介入外部的干扰。

(2)DCS系统中有各种各样的信号，按种类主要分为两种：模拟量信号和开关量信号。模拟量信号对高频的脉冲信号的抗干扰能力是很差的，应该用屏蔽双绞线连接，并且应该有单独的铺设线路，尽量避免与其他信号线接触，尤其是强电。开关量信号分为高电平和低电平。低电平信号虽然对低频的脉冲信号有一定的抗干扰能力但是还是建议应该用屏蔽双绞线链接，铺设过程中也应该尽量避开强电。高电平信号的抗干扰能力很强，但是它会干扰以上两种信号，因此也建议用屏蔽双绞线。

3 DCS系统接地

3.1 DCS系统接地的基本要求

DCS系统接地是为了保证当进入DCS系统的信号、供电电源或DCS系统设备本身出现问题时，有效的接地系统能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地。系统的接地应牢固可靠，宜与电厂电力系统公用一个接地网，接地电阻应符合DCS厂家的要求不得通过非DCS设备接地，不得接到高压设备所用的接地点，非系统设备不得通过DCS系统接地，不得把系统接到结构件上。接地系统能否符合规程要求，主要指标是接地电阻大小。我厂的DCS系统用的是上海新华公司的XDC-800系统，XDC-800系统由若干个站组组成，每个站组内实行单点接地，站组内各站接地点分别汇接到站组接地点，站组的接地点汇接到XDC-800系统接地铜板，接地铜板到大地的接地电阻≤4Ω。

3.2 DCS接地分类

在一般情况下，DCS系统接地有保护地、逻辑地、屏蔽地等。(1)保护地，保护接地是将DCS中平时不带电的金属部分与地之间形成良好的导电连接，以保护设备和人身安全。当DCS电源系统发生故障造成外壳带电时，良好的接地可以降低外壳与地之间的电位差，如果人不小心接触到外壳，可以减轻伤害。因此DCS系统所有的操作员机站、工程师站、端子柜等均应接保护地，保护地应接至电气接地网，接地电阻小于4Ω。

(2)逻辑地，DCS系统逻辑电平负端公共地，也是+5V等的电源输出地。如CPU的正负5伏、正负12伏的负端，需要接入公共接地极。

(3)屏蔽地，就是屏蔽掉现场各类信号在传输过程中产生的干扰，以提高信号精度。DCS系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地。铠装电缆的金属铠不应接屏蔽地，必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地。

3.3 DCS系统接地方式

(1)将DCS接地网与电气接地网相连，即与电气接地网共地；(2)为DCS系统设置专用独立的接地网；(3)设DCS专用接地网，经接地线、再接至电气接地网；第二种接地方式与第三种接地方式有很多相似之处，并且这两种DCS系统的接地方式存在很多的缺点：由于是专用的独立的接地网，所以占地面积较大，需要消耗大量的电缆及接地网钢，提高了投资成本，并且这种接地网一般距离生产厂房比较远(因不易在厂房内找到合适的位置)，管理、维护、测量及查找接地极和接地线不方便，且效果不是很好。根据实际运行效果表明，设置专用的独立的DCS接地网是既费钱又不安全的，并且故障率相对较高，一旦出现问题很容易造成电厂机组跳闸，因此不少电厂DCS系统后来都改用电气接地网接地，并且取得了良好的效果。

3.4 DCS信号屏蔽及其接地

根据有关技术规定要求，计算机或DCS系统信号电缆的屏蔽层不得浮空，必须接地，但不可同时接地，其接地方式应符合下列规定：(1)当信号源浮空时，屏蔽层应在计算机侧接地。(2)当信号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地。(3)当放大器浮空时，屏蔽层一端宜与屏蔽罩相连(现在的AI、AO信号普遍采用隔离器)。(4)当屏蔽电缆途经接线盒分断或合并时，应在接线盒内将其两端电缆的屏蔽层连接。

3.5 现场接地注意事项

(1)现场控制站：操作员站、工程师站、网络交换机、服务器主机、系统显示器等采用外壳接地或直接将电源地线连接至电气接地网。(2)I/O模件：模拟量模件即直流24伏的负端接至逻辑地汇流排上，逻辑地汇流排接至屏蔽地，再接入总接地汇流排。(3)现场控制站的保护地应从机柜下方的接地螺钉接至接地分干线，现场控制站的屏蔽地应从接地汇流排接至公共连接板。(4)接地系统的电阻必须进行测试，以保证接地能满足控制系统制造商的要求。

4 结语

DCS系统的可靠运行是机组稳定运行的重要保障，DCS系统信号干扰是电厂普遍的问题，正确的解决DCS系统的接地问题就能增强DCS系统的抗干扰能力，提高企业的经济效益。

[1]魏庆福，等.STD总线工业控制机的设计与应用[M].北京:科学出版社,1991.6.

[2]计算机安全技术专辑[C].计算机应用导报,1988.4.