DCS控制系统的接地问题及防护措施

李超

摘要：DCS控制系统又叫作分布式控制系统，其融合了计算机技术、通信技术、控制技术等，在工业领域有着十分广泛的应用。DCS控制系统在应用过程中会遇到一些干扰因素，影响其控制的精准度，为了提升DCS控制系统的效果，本文分析了DCS系统接地类型和要求，并针对不良接地的预防提出看法。

关键词：DCS接地;不良接地;危害;维护;

1.前言

随着我国工业经济的飞快发展，DCS（分散控制系统）已广泛地应用在工业生产中。据多方位了解，很多发企业DCS系统经常会出现“死机”现象，这种“死机”现象多数的原因是因为接地系统不良或存在其他问题所引起的。为了避免DCS系统出现上述问题，保证DCS系统安全、正常的运行。本文针对某企业热控DCS系统进行现场调研和分析，总结出一般性的DCS接地预防原则，便于技术人员在以后的实际工作中运用。

2 DCS系统接地问题分析

2.1对DCS系统接地分类问题的分析

不同的接地装置具有不同的特征功能，从这个角度考虑，DCS系统大致可以被分为以下两种：第一种是保护性接地，第二种是工作性接地。无论采用哪种方式，其最主要的目的都在于确保设备和相关人员能够在安全的环境中顺利开展工作。具体来说，保护性接地指的是在电源出现故障损坏的情况下，原本不带有电压的设备外壳出现电压，对操作人员的安全性产生威胁，故而在金属外壳连接接地装置，以及时将危险电压导入地面。工作性接地则指的是尽可能地避免DCS信号受到干扰，确保其读取和显示的相关数据信息具备较高的准确性，进而在此基础上采取恰当有效的方案措施予以控制。通常来说，工作接地包括以下几种类型：其一是机器逻辑地，其二是保护地，其三是屏蔽接地，其四是信号回路接地，除此之外还有一种是本安接地，但是這种接地方式仅在防爆系统和石化系统中可以见到，在其他系统中并不适用。首先，保护地的功能在于将产生的静电荷全部储存于设备外壳，这样便不会对操作人员产生意料之外的威胁伤害。该种接地方式可以说是最基础且最为必要的一种，对于DCS系统而言，所使用的机柜均应当采用这种接地装置。其次，逻辑地的功能优势主要在于统一电位，至少应当与控制系统的电路保持一致，这样便不会产生电位浮动现象，显示的信号也会具有较高的准确性，除此之外，该种接地方式还能保护线路不受外界磁场的影响。然后，屏蔽地也被称之为模拟地，该种接地方式的功能作用主要表现在使得产生的信号信息更具准确性，并且在传输过程中有效排除外界因素的不利影响，确保最终产生的信号能够发挥有利的价值。（4）本安地只在特定的系统中采用，该种系统中往往配置有本安回路。该种方式的主要目的在于稳定电压和电流，避免其超出安全范围之外。若是发生短路故障，系统会在最短的时间内将电流调整至安全范围之内，避免因电流过大而造成不必要的麻烦。

2.2 DCS系统接地方式

（1）DCS接地网采用原有的方式，一端连接电气接地网。（2）DCS系统具有专门的接地网，不会与其他装置共用。（3）专门的接地网与电气接地网之间需要连接其他的线路，即接地母线。因为保护接地和屏蔽接地在许多方面都是类似的，以往的DCS系统大多专门设置接地网，但是这种方式也有较多的缺陷，主要表现在以下几个方面：占地面积较大，安装过程中需要投入较多的成本费用，耗用的原材料较多，与厂房之间往往间隔较远，并且后期的维护和管理工作在开展起来也具有较大的难度，故而无法达到较为理想的效果。所以，在对实际情况做出考量之后便可得知，专门安装DCS接地网具有较大的操作难度，并且无法很好地保障设备和相关人员的安全。举个例子来说，某一企业曾经出现过接地问题，导致机组闸频繁跳闸，之后选择采用电气接地网，效果大大改善。

2.3现场接地注意事项

（1）现场控制站：机柜与底座之间有一层材料是胶皮，具有良好的绝缘效果，屏蔽地汇流排与底座之前也能够实现良好的绝缘效果，所以，企业相关负责人员应当严格按照规定的标准要求做好相关的接地工作。I/O柜与UPS连接的电源地相同，这样才能使两者形成的电位不存在差异。（2）现场控制站：通过金属外壳实现接地的设备主要包括以下几种：系统显示器、服务器主机、工程师站、操作员站以及网络交换机等。（3）I/O模件：模拟量模件与逻辑地连接，然后再与屏蔽地连接，最后与总汇流排连接即可。（4）保护地通过接地螺钉与分干线连接，屏蔽地通过汇流排与公共连接板连接。（5）相关的负责人员应当测试系统电阻，使之达到制造商所要求的标准。

3.不良接地的预防

3.1预防性维护措施

在日常使用时，相关的负责人员应当针对DCS系统制定预防性维护方案，尽可能地避免产生故障问题，这也是有效减少接地故障的方法。在制定预防措施时，负责人员至少应当综合考虑以下几个方面的因素：其一是针对设备在正常运行过程中提出怎样的要求，其二是设备应当具备的功能优势，其三是设备主要用于何处。为了尽可能地避免系统因故障检修工作和采取预防性措施而无法正常运行，负责人员可以考虑进行全面检查，任何一个子系统都不应忽略，并将预先制定的防护措施落实到位，这样才能有效排除安全隐患，确保系统顺利工作而不发生故障问题。具体来说，针对DCS系统采取的预防性维护措施主要包括以下几项：首先在停电转态下检查操作站与控制站是否存在安全问题，检查相关设备是否存在故障隐患，并对设备进行清理，使之保持整洁干净;其次是进行冗余测试，测试对象包括控制器、电源以及服务器，测试内容包括冗余电源是否能够提供稳定的电压，控制器与服务器的性能发挥是否受到不利影响，以及各个构件是否被损坏;然后是检查线路和负载，并测试线路电阻;最后便是对数据库进行恢复整理，并及时记录。

3.2日常性维护措施

为了尽可能地使设备能够正常运行，企业单位应当制定合理有效的巡检方案，督促相关操作人员严格遵循规范标准，如此才能在存在隐患问题时及时发现并采取恰当措施予以处理，避免对DCS系统的后续工作产生不利影响。日常维护工作应当大致按照如下的步骤进行：首先，查看是否存在故障发生的预警信号，尤其是要关注电源设备和死机故障等，若是出现预警信号，相关的负责人员应当在最短的时间内采取措施予以处理，并且确保故障在以后期间也不会再次出现。其次，相关的负责人员应当定期进行清理工作，清除灰尘杂质等物体，始终保持系统的干净整洁，同时也要控制好温度和湿度，若是发生较大的波动，应当立即采取措施进行调整，使之回归可接受的范围之内。采取科学合理的维护措施能够避免设备过快老化，使其在未来较长的一段时间内正常发挥其功能作用。然后，企业单位应当完善日常维护体系，针对需要维护的部分制定详细可依的方案，确保相关操作人员能够严格遵循规范的标准要求，促使维护工作实现良好的效果。最后，对维护工作进行定期检查，整理获取的数据信息资料，进行分类汇总之后与往期对比，查看在哪些方面仍然存在问题，进行深入分析之后便可采取合理的措施予以处理。操作过程中应当注意防护静电，操作人员应当准备好工作服和防静电护腕，不与易产生静电的装置设备接触，避免损坏设备也对自身的安全产生威胁。

4.总结

DCS系统接地技术具有极其重要的作用，无论是设计系统，还是实施设计方案和后期的维护工作，都应当关注和重视该项技术。DCS系统运行时若是发生接地故障，便会出现死机或是信号不稳定的现象。所以，企业单位应当重视接地问题，在开展接地操作时应当严格遵循规定的标准和要求，并做好维护工作，这样才能使DCS系统在未来较长的一段时间内正常发挥其功能作用。

参考文献

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