1、DCS 系统接地应用讨论2007/7/3/15:22 DCS 系统的可靠接地，是保证电厂 DCS 安全，可靠运行的首要条件。我根据对一些电厂的系统设计、现场经验，对 DCS 系统的接地，进行了探讨和简要介绍。 前言 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，这对保证电厂安全、经济和文明运行起到了十分重要的作用，并取得了良好的效果。 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、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极设计、接地箱布置等方面，进行认真
2、设计和统筹考虑。本文根据 DCS 系统的设计规范要求，对 DCS 系统接地进行讨论和简要的介绍，以供大家在 DCS 系统设计、安装、维护中参考。 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。接地系统能够为 DCS 提供屏蔽层，消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供公共信号参考点（即参考零电位）。当接地系统发生问题时(接地电阻过大，多点接地，接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等)，会造成人员的触电伤害及设备的损坏，据了解，有些电厂 DCS 系统
3、经常“死机”(或不明原因的“死机”)，大多是因为接地系统不良或存在问题所引起的。因此，完善、可靠、正确的接地，是 DCS 系统能够安全、可靠和良好运行的关键。 1.1DCS 接地分类 在一般情况下，DCS 控制系统需要两种接地：保护地和工作地（逻辑地、屏蔽地等）。对于装有安全栅防爆措施的系统如化工行业所用的系统，还要求有本安地。 1.1.1 保护地（CG，CabinetGrounding）是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。DCS 系统所有的操作员机柜、现场控制站机柜、打印机、端子柜等均应接保护地。保护地应接至厂区电气专业接地网，接地电阻小于 4。 1.1.2 逻
4、辑地：也叫机器逻辑地、主机电源地，是计算机内部的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。 1.1.3 屏蔽地（AG，AnalogGrounding）也叫模拟地，它可以把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉，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。线缆屏蔽层必须一端接地，防止形成闭合回路干扰。铠装电缆的金属铠不应作为屏蔽保护接地，必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地。接入公共接地极。1.1.4 本安地应独立设置接地系统，接地电阻4。本安地的接地系统应保持独立，与厂区电气地网或其它仪表系统接地网的距离应在 5m
5、以上。 1.2DCS 系统接地方式 DCS 系统一般接地方式 1.2.1 利用电气接地网作为 DCS 接地网，即与电气接地网共地； 1.2.2 设 DCS 系统专用独立的接地网； 1.2.3 设 DCS 专用接地网，经接地线、再接至电气接地网； 由于第三种接地方式与第二种接地方式有较多相同处，过去，计算机或 DCS 系统曾经较多的采用过专用的接地网。但这种接地方式存在的缺点是：占地面积太大，投资高，电缆及接地网钢材耗量大，距厂房有相当的距离(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，且效果不甚良好。根据实际运行表明，设置专用的 DCS 接地网是既困难又不安全的
6、。如某电厂曾因接地问题，造成机组跳闸数十次。根据调查，不少电厂 DCS 后来改用电气接地网接地，取得了良好的效果。 1.3 对公共接地极（网）的要求 1.3.1 当厂区电气接地网对地分布电阻4 时，可将厂区电气接地网当着 DCS 系统的公共接地极（网）。 1.3.2 当厂区电气接地网接地电阻较大或杂乱时，应独立设置接地系统，即为 DCS 系统的公共接地极（网）。 1.3.3 没有本安地接入的公共接地极（网）的对地分布电阻小于 4 欧姆；有本安地的小于 1 欧姆。接地总干线的线路阻抗小于 0.1 欧姆。 1.3.4 接地极周围 15 米内无避雷地的接入点，8 米内无 30KW 以上的高低压用电设
7、备外壳的接入点。当现场无法满足该条件时，防雷保护地通过避雷器/冲击波抑制器与公共接地极的主干线相连。电焊地切勿与公共接地极及其接地网搭接在一起，二者应距离 10 米以上。 2、DCS 系统的接地原则 2.1DCS 系统设置的接地装置 2.2.1 操作台、打印台、服务器柜：设有保护地螺钉。 2.2.2 继电器柜、UPS 柜、配电柜：设有保护地螺钉。 2.2.3DCS 的 I/O 机柜：设有屏蔽接地汇流排，保护地螺钉。系统地(+24V 地)悬浮。 2.2.4 仪表柜、手操盘台：设有屏蔽地接地汇流排，保护地螺钉。 2.2.5 安全栅柜：设有屏蔽地接地汇流排，本安地接地汇流排，保护地螺钉。 2.2 信
8、号屏蔽及其接地 2.2.1 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，其接地方式应符合下列规定： 2.2.1.1 当信号源浮空时，屏蔽层应在计算机侧接地； 2.2.1.2 当信号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地； 2.2.1.3 当放大器浮空时，屏蔽层的一端与屏蔽罩相连，另一端宜接共模地(当信号源接地时，接信号地。当信号源浮空时接现场地)。 2.2.1.4 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。 2.2.2DCS 系统信号电缆的选择与敷设，应严格按照有关规定执行。屏蔽电缆的屏蔽层应按以上要求进行接地。为了提高 DCS 系统
9、的抗干扰能力，DCS 系统开关量输入/输出信号，选用阻燃型对绞铜网屏蔽计算机电缆还是比较恰当的。 3、DCS 系统的接地方法 3.1 集中布置的 DCS 设备接地方法 点击此处查看全部新闻图片 图 1 集中布置 DCS 设备接地方法示意图 3.2 分散布置的 DCS 设备接地方法 分散布置 DCS 系统设备之间的连接一般是网络（通讯）线，例如：现场控制站分散到现场，而操作员站位于不同的控制室，分散直径在 500 米的范围内，各站点间使用多模光纤或 5 类双绞线或 DP 屏蔽双绞线等连接。 3.2.1 使用光纤连接的站点：各站点内的接地方法同集中布置的 DCS 设备。 3.2.2 使用 5 类双
10、绞线或 DP 屏蔽双绞线连接的站点： 3.2.2.1 控制室的各类地线先连接到公共连接板，公共连接板通过接地总干线与公共接地极相连。从公共接地极看过去，整个接地网络是一个星型结构。 3.2.2.2 使用 5 类双绞线或 DP 屏蔽双绞线两头通过网络浪涌保护设备（信号避雷器、通流量不小于5KA）与 DCS 的 SWITCH、HUB、REPEAT、或其他网络设备相连。两边的站点有各自的公共接地极，二者不必有金属连接，各站点的接地方法同集中布置的 DCS 设备。5 类双绞线或 DP 屏蔽双绞线必须穿镀锌钢管或金属桥架敷设，钢管或桥架必须可靠接地。当雷击，或者电气事故造成两边地电位差过大时，信号避雷器
11、可以保护两边的设备。 3.3DCS 设备接地安装 （1）接地体：为钉入地下的良导体，由接地总干线传来的电流通过接地体导入大地。接地体与接地总干线之间采用铜焊，焊接后应做防腐处理。可用接地网干线把多个接地体连接成网，接地网应满足 DCS系统接地电阻的要求。当接地网干线与接地体采用搭接焊时，其搭接长度必须为扁钢宽度的 2 倍或圆钢直径的 6 倍。图 3 为典型的多接地体安装图。 点击此处查看全部新闻图片图 2 典型的单接地体安装 点击此处查看全部新闻图片图 3 典型的多接地体安装 3.4DCS 系统接地降低土壤电阻率的方法 （1）改变接地体周围的土壤结构。在接地体周围的土壤 23m 范围内，掺入不
12、容于水的、有良好吸水性的物质，如木炭、焦碳煤渣或矿渣等，该法可使土壤电阻率降低到原来的 1/51/10。 （2）用食盐、木炭降低土壤电阻率用食盐、木炭分层夯实。木炭和细掺匀为一层，约 1015cm 厚，再铺 23cm 的食盐，共 58 层。铺好后打入接地体。此法可使电阻率降至原来的 1/31/5。但食盐日久会随流水流失，一般超过两年就要补充一次。 （3）用长效化学降阻剂。用长效化学降阻剂方法可使土壤电阻率降至原来的 40%。 3.5DCS 系统接地材料及要求 （1）接地体与接地网干线的材料要求 接地体和接地网干线所用钢材规格可按下表选用，若接地电阻满足不了要求时，也可选用铜材。如果接地体和接地
13、网干线安装在腐蚀性较强的场所，应根据腐蚀的性质采取热镀锌、热镀锡等防腐措施或适当加大截面。 点击此处查看全部新闻图片（2）接地连线要求 DCS 系统的保护地和屏蔽地连线应使用铜芯绝缘电线或电缆连接到厂区电气专用接地网或接地体上。小表列出各类接地电缆可选用的规格。当接地连线距离较长、DCS 系统对接地电阻要求较高或接地干线分接的支线数量较多时，宜选用表中截面较大的电线电缆。 4、现场接地常用注意事项 （1）现场控制站：接地螺丝因机柜本体与底座间有胶皮形成绝缘，屏蔽地汇流排与底座间绝缘，现场控制站必须按规定做好接地处理。即分别接至现场控制站接地汇流排上。I/O 柜的电源地与 UPS 的电源地必须接
14、至同一个地，保证等电位。 （2）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。 （3）I/O 模件：模拟量模件的 40 端即直流 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。 （4）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。 （5）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DCS 系统接地应用讨论作者： 发布时间：2009-5-5 11:35:39 阅读次数：1320作者：刘栋单位： 摘要：DCS 系统的可靠接
15、地，是保证电厂 DCS 安全，可靠运行的首要条件。我根据对一些电厂的系统设计、现场经验，对 DCS 系统的接地，进行了探讨和简要介绍。前 言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，这对保证电厂安全、经济和文明运行起到了十分重要的作用，并取得了良好的效果。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、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极设计、接地箱布置等方面，进行认真设计和统筹考虑。本文根据 DCS 系统的设计规范要求，对 DCS 系统接地进行
16、讨论和简要的介绍，以供大家在 DCS 系统设计、安装、维护中参考。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。接地系统能够为 DCS 提供屏蔽层，消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供公共信号参考点（即参考零电位）。当接地系统发生问题时(接地电阻过大，多点接地，接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等)，会造成人员的触电伤害及设备的损坏，据了解，有些电厂DCS 系统经常“死机” (或不明原因的“ 死机”)，大多是因为接地系统不良或存在问题所引起的。
17、 因此，完善、可靠、正确的接地，是 DCS 系统能够安全、可靠和良好运行的关键。1.1DCS 接地分类在一般情况下，DCS 控制系统需要两种接地：保护地和工作地（逻辑地、屏蔽地等）。对于装有安全栅防爆措施的系统如化工行业所用的系统，还要求有本安地。1.1.1 保护地（CG，Cabinet Grounding） 是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。DCS 系统所有的操作员机柜、现场控制站机柜、打印机、端子柜等均应接保护地。保护地应接至厂区电气专业接地网，接地电阻小于 4。1.1.2 逻辑地：也叫机器逻辑地、主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V 等
18、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。1.1.3 屏蔽地（AG ，Analog Grounding） 也叫模拟地，它可以把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉，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。线缆屏蔽层必须一端接地，防止形成闭合回路干扰。铠装电缆的金属铠不应作为屏蔽保护接地，必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地。接入公共接地极。1.1.4 本安地 应独立设置接地系统，接地电阻4。本安地的接地系统应保持独立，与厂区电气地网或其它仪表系统接地网的距离应在 5m 以上。1.2DCS 系统接地方式 DCS 系统一般接地方式1.2.1 利用电
19、气接地网作为 DCS 接地网，即与电气接地网共地； 1.2.2 设 DCS 系统专用独立的接地网；1.2.3 设 DCS 专用接地网，经接地线、再接至电气接地网；由于第三种接地方式与第二种接地方式有较多相同处，过去，计算机或 DCS 系统曾经较多的采用过专用的接地网。但这种接地方式存在的缺点是：占地面积太大，投资高，电缆及接地网钢材耗量大，距厂房有相当的距离(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，且效果不甚良好。根据实际运行表明，设置专用的 DCS 接地网是既困难又不安全的。如某电厂曾因接地问题，造成机组跳闸数十次。根据调查，不少电厂 DCS 后来改用电
20、气接地网接地，取得了良好的效果。1.3 对公共接地极（网）的要求1.3.1 当厂区电气接地网对地分布电阻4 时，可将厂区电气接地网当着 DCS 系统的公共接地极（网）。1.3.2 当厂区电气接地网接地电阻较大或杂乱时，应独立设置接地系统，即为 DCS 系统的公共接地极（网）。1.3.3 没有本安地接入的公共接地极（网）的对地分布电阻小于 4 欧姆；有本安地的小于 1 欧姆。接地总干线的线路阻抗小于 0.1 欧姆。1.3.4 接地极周围 15 米内无避雷地的接入点，8 米内无 30KW 以上的高低压用电设备外壳的接入点。当现场无法满足该条件时，防雷保护地通过避雷器/冲击波抑制器与公共接地极的主干
21、线相连。电焊地切勿与公共接地极及其接地网搭接在一起，二者应距离 10米以上。2、DCS 系统的接地原则2.1DCS 系统设置的接地装置2.2.1 操作台、打印台、服务器柜：设有保护地螺钉。2.2.2 继电器柜、UPS 柜、配电柜：设有保护地螺钉。2.2.3DCS 的 I/O 机柜：设有屏蔽接地汇流排，保护地螺钉。系统地(+24V 地)悬浮。2.2.4 仪表柜、手操盘台：设有屏蔽地接地汇流排，保护地螺钉。2.2.5 安全栅柜：设有屏蔽地接地汇流排，本安地接地汇流排，保护地螺钉。2.2 信号屏蔽及其接地2.2.1 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，其接
22、地方式应符合下列规定： 2.2.1.1 当信号源浮空时，屏蔽层应在计算机侧接地；2.2.1.2 当信号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地；2.2.1.3 当放大器浮空时，屏蔽层的一端与屏蔽罩相连，另一端宜接共模地(当信号源接地时，接信号地。当信号源浮空时接现场地)。2.2.1.4 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。2.2.2 DCS 系统信号电缆的选择与敷设，应严格按照有关规定执行。屏蔽电缆的屏蔽层应按以上要求进行接地。为了提高 DCS 系统的抗干扰能力，DCS 系统开关量输入/输出信号，选用阻燃型对绞铜网屏蔽计算机电缆还是比较恰当的。3、DCS 系统的接地
23、方法3.1 集中布置的 DCS 设备接地方法3.2 分散布置的 DCS 设备接地方法分散布置 DCS 系统设备之间的连接一般是网络（通讯）线，例如：现场控制站分散到现场，而操作员站位于不同的控制室，分散直径在 500 米的范围内，各站点间使用多模光纤或 5 类双绞线或 DP 屏蔽双绞线等连接。3.2.1 使用光纤连接的站点：各站点内的接地方法同集中布置的 DCS 设备。3.2.2 使用 5 类双绞线或 DP 屏蔽双绞线连接的站点：3.2.2.1 控制室的各类地线先连接到公共连接板，公共连接板通过接地总干线与公共接地极相连。从公共接地极看过去，整个接地网络是一个星型结构。3.2.2.2 使用 5
24、 类双绞线或 DP 屏蔽双绞线两头通过网络浪涌保护设备（信号避雷器、通流量不小于 5KA）与 DCS 的 SWITCH、HUB 、REPEAT、或其他网络设备相连。两边的站点有各自的公共接地极，二者不必有金属连接，各站点的接地方法同集中布置的 DCS设备。5 类双绞线或 DP 屏蔽双绞线必须穿镀锌钢管或金属桥架敷设，钢管或桥架必须可靠接地。当雷击，或者电气事故造成两边地电位差过大时，信号避雷器可以保护两边的设备。3.3 DCS 设备接地安装3.3.1 接地体：为钉入地下的良导体，由接地总干线传来的电流通过接地体导入大地。接地体与接地总干线之间采用铜焊，焊接后应做防腐处理。可用接地网干线把多个接
25、地体连接成网，接地网应满足 DCS 系统接地电阻的要求。当接地网干线与接地体采用搭接焊时，其搭接长度必须为扁钢宽度的 2 倍或圆钢直径的 6 倍。图 3-2 为典型的多接地体安装图。3.4 DCS 系统接地降低土壤电阻率的方法3.4.1 改变接地体周围的土壤结构。在接地体周围的土壤 23m 范围内，掺入不容于水的、有良好吸水性的物质，如木炭、焦碳煤渣或矿渣等，该法可使土壤电阻率降低到原来的 1/51/10。3.4.2 用食盐、木炭降低土壤电阻率用食盐、木炭分层夯实。木炭和细掺匀为一层，约1015cm 厚，再铺 23cm 的食盐，共 58 层。铺好后打入接地体。此法可使电阻率降至原来的 1/31
26、/5。但食盐日久会随流水流失，一般超过两年就要补充一次。3.4.3 用长效化学降阻剂。用长效化学降阻剂方法可使土壤电阻率降至原来的 40%。3.5 DCS 系统接地材料及要求3.5.1 接地体与接地网干线的材料要求接地体和接地网干线所用钢材规格可按下表选用，若接地电阻满足不了要求时，也可选用铜材。如果接地体和接地网干线安装在腐蚀性较强的场所，应根据腐蚀的性质采取热镀锌、热镀锡等防腐措施或适当加大截面。 3.5.2 接地连线要求DCS 系统的保护地和屏蔽地连线应使用铜芯绝缘电线或电缆连接到厂区电气专用接地网或接地体上。小表列出各类接地电缆可选用的规格。当接地连线距离较长、DCS 系统对接地电阻要
27、求较高或接地干线分接的支线数量较多时，宜选用表中截面较大的电线电缆。4、现场接地常用注意事项4.1 现场控制站：接地螺丝因机柜本体与底座间有胶皮形成绝缘，屏蔽地汇流排与底座间绝缘，现场控制站必须按规定做好接地处理。即分别接至现场控制站接地汇流排上。I/O 柜的电源地与 UPS 的电源地必须接至同一个地，保证等电位。4.2 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。4.3 I/O 模件：模拟量模件的 40 端即直流 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。4.4.现场控制站的保护地应从机
28、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。4.5 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。电厂 DCS 系统接地可靠性的探讨冀树春 来源：本站原创 点击数： 1319 更新时间： 2008-11-22 23:28:04冀树春（神华亿利能源有限责任公司电厂）摘 要：DCS 系统的可靠接地，是保证电厂 DCS 安全、稳定运行的首要条件。根据对几个电厂 DCS 系统接地安装、调试和运行维护等的现场经验，对 DCS 系统的接地进行探讨和简要总结。关键词：接地 接地分析 接地方法1 前言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
29、制系统(DCS)已在国内各电厂中得到广泛应用。而 DCS 系统合理、可靠的接地非常重要。为了保证 DCS 系统的监控精度和安全、稳定运行，必须对 DCS 系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地极选择等方面，进行认真设计和统筹考虑。2 DCS 系统接地的重要意义所谓接地就是将电路、单元与充作信号公共参考点的一等位点或等位面实现低阻抗连接。接地系统能否符合规程要求，主要指标是接地电阻大小，DCS 系统接地电阻要求小于 4。DCS 系统接地，一是为了保证当进入 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。二是接地系统能够为
30、 DCS 提供屏蔽层，消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供公共信号参考点（即参考零电位）。当接地系统发生问题时(接地电阻过大，多点接地，接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等)，会造成设备损坏，甚至人身伤害。据了解，有些电厂 DCS 系统经常“死机” (或不明原因的“ 死机”) 和监控信号波动，大多是因为接地系统不良或存在问题所引起的。 因此，完善、可靠、正确的接地，是 DCS 系统能够安全、可靠、稳定运行的关键。3 DCS 系统接地分类为了正确接地，必须正确处理各种不同信号的接地。在 DCS 系统中，大致可分为以下几种地线；1、数字地：这种地也叫逻辑地，是各种开关量（数字量）信号的
31、零电位。2、模拟地：这种地是各种模拟量信号的零电位。3、系统地：系统地主要是保证基准电压。4、信号地：这种地通常为传感器的地。5、交流地：交流供电电源的地线，这种地线通常是产生噪声的地。6、直流地：直流供电电源的地。7、屏蔽地：（也叫机壳地）为防止静电感应和磁场感应而设。4 DCS 系统接地原则DCS 单独设置接地网时，专用接地网周围不允许有大型电力设备的接地极 ; DCS 不设置专用接地网而利用全厂公用接地网时，DCS 的接地极( 体 )也应远离大型电力设备的接地极 ( 体 )。根据接地性质、系统差异和接地线处理等情况，接地有下面几种原则。4.1 一点接地和多点接地一般低频电路应一点接地，高
32、频电路应就近多点接地。继电保护和自动装置采用两点接地。在低频电路中，布线和元件间的电感不是大问题，而接地形成的环路的干扰影响很大。因此常以一点作为接地点。但一点接地不适用于高频，地线上具有电感而增加了地线阻抗；同时各地线之间又产生电感耦合。一般来说，频率在 1MHz 以下可用一点接地，高于 10MHz 时，采用多点接地，在 1MHz 到 10MHz 之间可用一点接地，也可采取多点接地；通常 DCS 系统采用一点接地。这就证明部分人员的认识误区：DCS 接地与继电保护接地规则矛盾，即 DCS 要求一点接地，但继电保护要求在现场两点接地，当电气量进入 DCS 时，两种规定冲突的错误说法。4.2 交
33、流地与信号地不能共用由于在一段电源地线的两点间会有数毫伏、甚至几伏电压，对低电平信号电路来说，这是一个非常严重的干扰，必须加以隔截和防止，以免保护误动，引起机组跳闸。有一电厂 1机组 DCS 系统 DPU4 机柜接地线松动，造成锅炉 MFT 动作。因为 DPU4 机柜接地线松动，现场的交流干扰信号，将由于接地线的松动而不能消除，直接叠加在 DPU4 机柜 DI 输入端子上。正常情况下，当输入端子的电压为 12 V 时，DI 输入为 0；当输入端子的电压低于 7.2 V 时，DI 输入即为 1。由此可见，当机柜受到交流干扰而又不能消除时，机柜所有输入信号端子电压将随交流信号的变化升高或降低，所以
34、 DPU4 机柜的 DI 输入有可能同时变为“0“或 “1“。而 DPU1、DPU2 、DPU3 机柜的接地是通过机柜 DPU4 机柜的接地接到 DCS 系统接地的汇流铜牌后接入电气接地网，如下图示。所以，由于 DPU4 机柜接地线松动，造成 DPU1/DPU2/DPU3 机柜接地网脱离。这样，当机柜受到交流干扰，又不能及时消除，致使控制器的锅炉风机停运状态置“1”，引起锅炉 MFU 动作。某电厂 3机组炉侧再热器温度经常比机侧主汽温度高 1015 ，通过校验热电偶没有问题，检查补偿导线未接地、回路正常，DCS 系统卡件通道用标准信号源测试无异常，每次解开线测热电偶输出毫伏值后，再接好线就显示
35、正常，而把线槽盖等恢复后或隔一段时间显示又发生异常。通过进一步检查，发现热电偶的屏蔽层与机柜控制器电源线的一根芯短路，正好这根备用芯在与机柜相邻的电源柜侧接地了。把此根线浮空后，温度显示正常。所以，在 DCS 系统的主机与控制站相连时，当发生低电平信号干扰时，应先检查控制系统的信号公共端与主机的电源地的电位差4.3 浮地与接地的比较全机浮空即系统各个部分与大地浮置起来，这种方法简单，但整个系统与大地的绝缘电阻不能小于 50M。这种方法具有一定的抗干扰能力，但一旦绝缘下降就会带来干扰。还有一种方法，就是将机壳接地，其他部分浮空。这种方法抗干扰能力强，安全可靠，但实现起来比较复杂。通常现场显示仪表
36、采用机壳接地，如振动表、转速表、分析仪表等；DCS系统以接大地为好。4.4 模拟地模拟地的接法十分重要。为了提高抗干扰能力，对于模拟信号可采用屏蔽浮地技术。可是，一般模拟量模件的公共端即直流 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。某电厂 2机组零转速和轴承振动经常波动。经检查发现，安装单位习惯性地把零转速和轴承振动屏蔽线接到 TSI 机柜的接地螺栓后接地。解决方法是将 TSI 系统的零转速和轴承振动屏蔽线在接地端子排出来汇集后，接 TSI 系统卡件的机箱接地罗拴上，信号波动消除。4.5 屏蔽地在 DCS 系统中为了减少信号中电容耦合噪声，准确检测和控制，
37、对信号采用屏蔽措施是十分必要的。根据屏蔽目地的不同，屏蔽地的接法也不一样。根据有关技术规定要求，DCS 系统信号电缆的屏蔽层不得浮空，必须接地。电场屏蔽解决分布电容问题,一般接大地。电磁场屏蔽主要避免雷达、电台，这种调频电磁场辐射干扰，利用低阻金属材料高导流而制成，可接大地。磁气屏蔽防止磁铁、电机、变压器、线圈等磁感应、磁耦合其屏蔽方法是用高导磁材料使磁路闭合，一般接大地为好。当信号电路是一点接地时，低频电缆的屏蔽层也应一点接地；因为如果电缆的屏蔽层接地点有一个以上时，将产生噪声电流，形成噪声干扰源。当一个电路有一个不接地的信号源与系统的放大器相连时，输入地屏蔽应接至放大器的公共端；相反，当接
38、地的信号源与系统中不接地的放大器相连时，输入线的屏蔽层也应接到信号源的公共端。4.6 系统地保护地和屏蔽地经汇流排共同接至系统地上,再系统地接地铜排接到大地上。5 DCS 系统接地方法DCS 系统接地主要有两种方法，一种是保护地，另一种是工作地（逻辑地、屏蔽地等）。5.1 集中布置的 DCS 设备接地方法5.2 分散布置的 DCS 设备接地方法分散布置的 DCS 系统，其设备之间的连接一般是网络（通讯）线，例如：现场控制站分散到现场，而操作员站位于不同的控制室，分散直径在 500 米的范围内，各站点间使用多模光纤或 5 类双绞线或 DP 屏蔽双绞线等连接。1）使用光纤连接的站点：各站点内的接地
39、方法同集中布置的 DCS 设备。2）使用 5 类双绞线或 DP 屏蔽双绞线连接的站点：A 控制室的各类地线先连接到公共连接板，公共连接板通过接地总干线与公共接地极相连。从公共接地极看过去，整个接地网络是一个星型结构。B 使用 5 类双绞线或 DP 屏蔽双绞线两头通过网络浪涌保护设备（信号避雷器,通流量不小于 5KA）与 DCS 的 SWITCH、HUB、REPEAT 或其他网络设备相连。两边的站点有各自的公共接地极，二者不必有金属连接，各站点的接地方法同集中布置的 DCS 设备。5 类双绞线或 DP 屏蔽双绞线必须穿镀锌钢管或金属桥架敷设，钢管或桥架必须可靠接地。当雷击，或者电气事故造成两边地
40、电位差过大时，信号避雷器可以保护两边的设备。5.3 计算机监控系统或 DCS 控制系统信号电缆的金属屏蔽层接地方法DCS 系统信号电缆的选择与敷设，应严格按照有关规定执行。屏蔽电缆的屏蔽层应按要求进行接地。为了提高 DCS 系统的抗干扰能力，DCS 系统开关量输入/ 输出信号，选用阻燃型对绞铜网屏蔽计算机电缆还是比较恰当的。一般计算机监控系统或 DCS 控制系统的模拟信号回路控制电缆屏蔽层，不得构成两点或多点接地，宜用集中式一点接地。当电磁感应的干扰较大，宜采用两点接地；静电感应的干扰较大，可用一点接地。具体接地方式应符合下列规定： 1）当信号源浮空时，屏蔽层应在 DCS 机柜侧接地；2）当信
41、号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地；3）当放大器浮空时，屏蔽层的一端与屏蔽罩相连，另一端宜接共模地(即当信号源接地时，接信号地。当信号源浮空时，接现场地)。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。5）双重屏蔽或复合式总屏蔽，宜对内、外屏蔽分用一点，两点接地。6 在接地系统中，常见问题和注意事项6.1 常见问题1) 连接头未压焊或焊接不牢造成虚焊。2) 螺栓连接点因震动而引起松动。3) 连接点因腐蚀引起接触不良。4) 接地极电阻增大，接地极同电网断开。5) 地线布线不合理。6.2 注意事项由于不同型式的 DCS 系统对接地要求不尽不同 , 所以测试内容和方法也
42、有差异 , 具体测试方法和内容应按 DCS 系统制造商或相应的有关规定进行。但对 DCS 系统接地检查，一般应从以下方面进行：1) DCS 系统机柜外壳是否与建筑物钢筋直接相连，机柜外壳、电源地、屏蔽地和逻辑地应分别接到机柜各地线上，并将各机柜相应地线连接后，再用两根铜芯电缆引至接地极 ( 体 ) 。2) 地线与地极连接点应采用焊接方式，焊接点无断裂、虚焊、腐蚀； 机柜间地线可采用螺栓固定方式，要求垫片和螺栓紧固，无锈蚀。3) DCS 系统的主机与控制站相连时，控制系统的信号公共端与主机的电源地的电位差是否符合要求。I/O 柜的电源地与 UPS 的电源地必须接至同一个地，保证等电位。4) 接地
43、地极无松动，接地电阻应符合要求。5) 从机柜的汇流铜排到电气的整个接地系统接地电阻应符合接地电阻要求。6). 输入、输出信号屏蔽线应符合单端接地要求。参考资料：1.石油化工仪表接地设计规范2.DCS 系统电缆布线规范3.火力发电厂热工自动化就地设备安装、管路及电缆设计技术规定4.火电厂电子计算机监视系统在线验收暂行规定5.电力建设施工及验收技术规范第 5 部分-热工仪表及控制装置浅谈 DCS 系统接地问题 合理准确的接地是保证集散控制系统运行安全可靠、系统网络通信畅通的重要前提。正确的接地既能抑制外地外来干扰，又能减少设备对外界的干扰影响。而错误的接地反而会引入干扰，严重时甚至会导致集散控制系
44、统无法正常工作。因此接地问题不仅在系统设计时要周密考虑，在工程安装投运时也必须以最合理的方式加以实现。接地设计准则DCS 系统中的三种接地最终都与大地相连，从而彼此连通。但是若它们之间的连接方式不妥，则可能通过多种途径如交流电位中线、公共接地线的阻抗、接地环路、接地导线的容性耦合等引入强烈的干扰。特别是在集散控制系统中，强弱电设备有多种接地线和接地点，设计、施工不当很容易形成公共接地阻抗或接地环路而引入干扰。所以接地系统在设计、安装中应力求做到以下两点：1接地线尽可能选得短、粗、扁当接地线等于或接近信号波长的 1/4 时，接地线便成为天线，发射或接收噪音干扰。因此接地导线必须短。接地导线绝不能
45、大于信号波长的1/51/10。在实际安装中，以 1MHZ 作为一点接地的低频极限频率，与之相应的接地导线以 30 米左右相宜。导线的粗细至少选 3。2建立等电位接地导线。在进行 DCS 接地系统的设计时，需要视安装的具体情况而定，选择一种最佳方式。对于已经构建了很好的全厂接地网的工业企业，可以将安全地、系统地和屏蔽地都接到接地网上，构成“一点接地”系统。接地安装规范1电源系统电源系统由于已经有地线和电气地连接在一起，可以采用浮地方式供电。（1）采用专用配电箱配电箱应安装在控制室的电源进线处，接地线应与电气地相连或就近接地。（2）配 UPS 的电源系统由于 UPS 交流输入端、输出端中的接地线已
46、连在一起，且与外壳相连，因此在配线时注意：UPS 输入端的接地线单独与供电系统电气地相连，无电气地时，应在交流电源进线处就近接地，不要引到 DCS 系统中；UPS 交流输出端只引出相线和零线与控制站或操作站开关电源相连；UPS 外壳不能与控制站或操作站外壳相连或碰在一起。（3）不配 UPS 的电源系统只须引出相线和零线与控制站或操作站开关电源相连。2操作站和控制站接地（1）基本接地方法控制站和操作站应远离避雷泻流通路，其整个接地网和避雷接地点的最短距离应大于 15 米。（2）控制站接地控制站机柜的正面底部装有一根接地汇流铜条，控制站内部的三地都连接在该铜条上。控制站安装到位后其任何金属部件应和
47、大地处于悬浮状态，包括固定用地脚螺栓，以利于系统的一点接地。控制站开关电源接地：它主要是指开关电源的交流侧接地与直流侧接地。交流侧接地是将交流进线侧的电气保护地引到机柜 GND 或铜条，直流接地侧则是将直流侧地通过 DCS 机笼供电端子的地端引到机柜 GND 铜条。控制站内部接地：控制站系统地由机笼接地端子的地端，经 3 导线直接与机柜 GND 铜条相连而成。系统接地时连接点一般选择在汇流排最左边。个别系统采用垂直安装汇流排时，连接点一般选择在汇流排最下方。控制站安全地由控制站开关电源交流进线侧的电气保护地、机柜外壳与机柜 GND 铜条相连而成。（3）操作站接地操作台底部安装有一根接地汇流排，
48、安全地即外壳连接到此汇流排上。它的任何金属部件应和大地处于浮置状态，以利于系统的一点接地。操作站上都提供接地螺栓，此点为系统的三地。接地总成同一个 DCS 系统中，所有网络节点的系统地必须同地，以满足系统内直流地的等电势要求。系统内的三地必须最后汇流到同一个接地点上，而这个接地点的接地电阻应足够小，以保证有效地快速消除干扰。在理想状态下，DCS 系统最好使用网状接地，所有现场设备、仪表和 DCS的操作站和控制站均在该接地网内。但在实际安装中必须对接地方案采取按优先级折衷的方法，优先级由高到低顺序排列为：人身安全、设备安全、通信网络安全、信号安全。接地点最好是为 DCS 系统而设置的独立地桩，机
49、柜安装时要避免将机柜与工厂电气地连通，仪表柜的接地也必须不能破坏 DCS 系统一点接地的原则。(作者单位系唐山三友化工股份公司)制氧机 DCS 系统的接地设计与施工更新时间:2009-6-17 作者:佚名 责任编辑:靳亚超 【查看评论】1 概述接地系统是影响 DCS 系统稳定、安全、可靠运行的一个重要环节，DCS 系统稳定工作，须有一个良好接地系统。接地系统基本分为两种形式，一是按需要的功能而单独设计的各自的专用接地系统，二是将各种功能的接地系统联在一起组成一个公用接地系统。2 独立接地系统将系统的直流地(逻辑地)与交流工作地，安全保护地和防雷地、供电系统地相互独立。为了防止雷击时反击到其他接地系统，还规定了它们相互之间应保持的安全距离。采用独立接地方式的目的，是为了保证相互不干扰，当出现雷电流时，仅经防雷接地点流入大地，使之与其他部分隔离起来。有关规程提到若把直流地(逻辑地)防雷地分离时，其间距离应相距 15m 左右。在不受环境条件限制的情况下，采用专用接地系统可避免地线之问相互干扰和反击。3 共用接地系统建筑物为钢筋混凝土结构时，钢筋主筋实际上已成为雷电流的下引线，在这种情况下要和防雷、安全、工作三类接地系统分开，实际上遇到较大困难，不同接地之间保持安全距离
