張聰

(富拉爾基發(fā)電總廠,黑龍江齊齊哈爾 161041)

論述DCS系統(tǒng)的接地

張聰

(富拉爾基發(fā)電總廠,黑龍江齊齊哈爾 161041)

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展和熱工自動(dòng)化水平的提高,分散控制系統(tǒng)(DCS)已在國(guó)內(nèi)各電廠中得到廣泛應(yīng)用,DCS合理、可靠的系統(tǒng)接地,是DCS系統(tǒng)非常重要的內(nèi)容。為了保證DCS系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制精度和安全、可靠運(yùn)行,必須對(duì)系統(tǒng)接地方式、接地要求等方面進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌考慮。

信號(hào)干擾 屏蔽 接地

DCS合理，可靠的系統(tǒng)接地是DCS系統(tǒng)正常工作的重要保證，它能很大程度的提高控制系統(tǒng)的精確度和抗干擾能力。我根據(jù)我廠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)DCS系統(tǒng)的干擾和接地進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

1 DCS信號(hào)干擾源

1.1 干擾源的分類(lèi)

影響DCS系統(tǒng)的干擾源大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動(dòng)的部位就是干擾源。一般的，按干擾模式不同，干擾分為共模干擾和差模干擾。

1.2 DCS干擾的主要來(lái)源

電廠DCS系統(tǒng)的干擾主要有電源干擾，傳輸信號(hào)干擾等。電源干擾是因?yàn)镈CS系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)用電網(wǎng)絡(luò)供電，工業(yè)系統(tǒng)中的大型設(shè)備的啟動(dòng)、停止等會(huì)引起電壓的波動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)造成干擾。傳輸信號(hào)干擾是因?yàn)镈CS系統(tǒng)的傳輸是靠電纜實(shí)現(xiàn)的，信號(hào)線會(huì)因?yàn)槭艿娇臻g電磁輻射感應(yīng)的干擾降低I/O信號(hào)的精度。

2 抑制干擾信號(hào)的方法

綜上所述的DCS信號(hào)干擾源，在電廠的DCS系統(tǒng)中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，如果不能合理的抑制和消除這些干擾，會(huì)嚴(yán)重的影響DCS系統(tǒng)的精度和準(zhǔn)確性，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)造成卡件和處理器的損壞，如果有強(qiáng)電的竄入還可能造成DCS系統(tǒng)的癱瘓。我根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了一些方法，其中最常見(jiàn)的方法就是隔離。

2.1 隔離

(1)信號(hào)的傳輸都是由信號(hào)線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，信號(hào)線在鋪設(shè)過(guò)程中應(yīng)該注意，不能有損壞或絕緣裸露的現(xiàn)象，否則會(huì)介入外部的干擾。

(2)DCS系統(tǒng)中有各種各樣的信號(hào)，按種類(lèi)主要分為兩種：模擬量信號(hào)和開(kāi)關(guān)量信號(hào)。模擬量信號(hào)對(duì)高頻的脈沖信號(hào)的抗干擾能力是很差的，應(yīng)該用屏蔽雙絞線連接，并且應(yīng)該有單獨(dú)的鋪設(shè)線路，盡量避免與其他信號(hào)線接觸，尤其是強(qiáng)電。開(kāi)關(guān)量信號(hào)分為高電平和低電平。低電平信號(hào)雖然對(duì)低頻的脈沖信號(hào)有一定的抗干擾能力但是還是建議應(yīng)該用屏蔽雙絞線鏈接，鋪設(shè)過(guò)程中也應(yīng)該盡量避開(kāi)強(qiáng)電。高電平信號(hào)的抗干擾能力很強(qiáng)，但是它會(huì)干擾以上兩種信號(hào)，因此也建議用屏蔽雙絞線。

3 DCS系統(tǒng)接地

3.1 DCS系統(tǒng)接地的基本要求

DCS系統(tǒng)接地是為了保證當(dāng)進(jìn)入DCS系統(tǒng)的信號(hào)、供電電源或DCS系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，有效的接地系統(tǒng)能承受過(guò)載電流并可以迅速將過(guò)載電流導(dǎo)入大地。系統(tǒng)的接地應(yīng)牢固可靠，宜與電廠電力系統(tǒng)公用一個(gè)接地網(wǎng)，接地電阻應(yīng)符合DCS廠家的要求不得通過(guò)非DCS設(shè)備接地，不得接到高壓設(shè)備所用的接地點(diǎn)，非系統(tǒng)設(shè)備不得通過(guò)DCS系統(tǒng)接地，不得把系統(tǒng)接到結(jié)構(gòu)件上。接地系統(tǒng)能否符合規(guī)程要求，主要指標(biāo)是接地電阻大小。我廠的DCS系統(tǒng)用的是上海新華公司的XDC-800系統(tǒng)，XDC-800系統(tǒng)由若干個(gè)站組組成，每個(gè)站組內(nèi)實(shí)行單點(diǎn)接地，站組內(nèi)各站接地點(diǎn)分別匯接到站組接地點(diǎn)，站組的接地點(diǎn)匯接到XDC-800系統(tǒng)接地銅板，接地銅板到大地的接地電阻≤4Ω。

3.2 DCS接地分類(lèi)

在一般情況下，DCS系統(tǒng)接地有保護(hù)地、邏輯地、屏蔽地等。(1)保護(hù)地，保護(hù)接地是將DCS中平時(shí)不帶電的金屬部分與地之間形成良好的導(dǎo)電連接，以保護(hù)設(shè)備和人身安全。當(dāng)DCS電源系統(tǒng)發(fā)生故障造成外殼帶電時(shí)，良好的接地可以降低外殼與地之間的電位差，如果人不小心接觸到外殼，可以減輕傷害。因此DCS系統(tǒng)所有的操作員機(jī)站、工程師站、端子柜等均應(yīng)接保護(hù)地，保護(hù)地應(yīng)接至電氣接地網(wǎng)，接地電阻小于4Ω。

(2)邏輯地，DCS系統(tǒng)邏輯電平負(fù)端公共地，也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負(fù)5伏、正負(fù)12伏的負(fù)端，需要接入公共接地極。

(3)屏蔽地，就是屏蔽掉現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)信號(hào)在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的干擾，以提高信號(hào)精度。DCS系統(tǒng)中信號(hào)電纜的屏蔽層應(yīng)做屏蔽接地。鎧裝電纜的金屬鎧不應(yīng)接屏蔽地，必須是銅絲網(wǎng)或鍍鋁屏蔽層接地。

3.3 DCS系統(tǒng)接地方式

(1)將DCS接地網(wǎng)與電氣接地網(wǎng)相連，即與電氣接地網(wǎng)共地；(2)為DCS系統(tǒng)設(shè)置專(zhuān)用獨(dú)立的接地網(wǎng)；(3)設(shè)DCS專(zhuān)用接地網(wǎng)，經(jīng)接地線、再接至電氣接地網(wǎng)；第二種接地方式與第三種接地方式有很多相似之處，并且這兩種DCS系統(tǒng)的接地方式存在很多的缺點(diǎn)：由于是專(zhuān)用的獨(dú)立的接地網(wǎng)，所以占地面積較大，需要消耗大量的電纜及接地網(wǎng)鋼，提高了投資成本，并且這種接地網(wǎng)一般距離生產(chǎn)廠房比較遠(yuǎn)(因不易在廠房?jī)?nèi)找到合適的位置)，管理、維護(hù)、測(cè)量及查找接地極和接地線不方便，且效果不是很好。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行效果表明，設(shè)置專(zhuān)用的獨(dú)立的DCS接地網(wǎng)是既費(fèi)錢(qián)又不安全的，并且故障率相對(duì)較高，一旦出現(xiàn)問(wèn)題很容易造成電廠機(jī)組跳閘，因此不少電廠DCS系統(tǒng)后來(lái)都改用電氣接地網(wǎng)接地，并且取得了良好的效果。

3.4 DCS信號(hào)屏蔽及其接地

根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)定要求，計(jì)算機(jī)或DCS系統(tǒng)信號(hào)電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，但不可同時(shí)接地，其接地方式應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)當(dāng)信號(hào)源浮空時(shí)，屏蔽層應(yīng)在計(jì)算機(jī)側(cè)接地。(2)當(dāng)信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地。(3)當(dāng)放大器浮空時(shí)，屏蔽層一端宜與屏蔽罩相連(現(xiàn)在的AI、AO信號(hào)普遍采用隔離器)。(4)當(dāng)屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分?jǐn)嗷蚝喜r(shí)，應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接。

3.5 現(xiàn)場(chǎng)接地注意事項(xiàng)

(1)現(xiàn)場(chǎng)控制站：操作員站、工程師站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、服務(wù)器主機(jī)、系統(tǒng)顯示器等采用外殼接地或直接將電源地線連接至電氣接地網(wǎng)。(2)I/O模件：模擬量模件即直流24伏的負(fù)端接至邏輯地匯流排上，邏輯地匯流排接至屏蔽地，再接入總接地匯流排。(3)現(xiàn)場(chǎng)控制站的保護(hù)地應(yīng)從機(jī)柜下方的接地螺釘接至接地分干線，現(xiàn)場(chǎng)控制站的屏蔽地應(yīng)從接地匯流排接至公共連接板。(4)接地系統(tǒng)的電阻必須進(jìn)行測(cè)試，以保證接地能滿(mǎn)足控制系統(tǒng)制造商的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

DCS系統(tǒng)的可靠運(yùn)行是機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，DCS系統(tǒng)信號(hào)干擾是電廠普遍的問(wèn)題，正確的解決DCS系統(tǒng)的接地問(wèn)題就能增強(qiáng)DCS系統(tǒng)的抗干擾能力，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]魏慶福，等.STD總線工業(yè)控制機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,1991.6.

[2]計(jì)算機(jī)安全技術(shù)專(zhuān)輯[C].計(jì)算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)報(bào),1988.4.