王征勇

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

DCS合理、可靠的系統(tǒng)接地，是DCS 系統(tǒng)非常重要的內容。為了保證DCS 系統(tǒng)的監(jiān)測控制精度和安全、可靠運行，必須了解干擾源，對系統(tǒng)接地方式、接地要求、信號屏蔽、接地線截面選擇、接地極設計、接地箱布置等方面，進行認真設計和統(tǒng)籌考慮。本文根據(jù)DCS系統(tǒng)的設計規(guī)范要求，分析信號干擾源，對DCS系統(tǒng)接地進行討論和分析。

1 接地目的

集散控制系統(tǒng)接地主要目的是為了確保安全和抑制信號干擾。

1.1 安全

包括人身安全和系統(tǒng)設備安全。與一般用電設備一樣，根據(jù)安全用電法規(guī)，電子設備的金屬外殼必須接大地，以防在事故狀態(tài)時金屬外殼出現(xiàn)過高的對地電壓而危及操作人員安全和導致設備損壞。

1.2 抑制干擾

（1）干擾原因。干擾又叫噪聲，是竄入或疊加在系統(tǒng)電源、信號線上的與信號無關的電信號。干擾會造成測量的誤差、嚴重的干擾（如雷擊，大的串模干擾可會造成設備損壞。常見的干擾源有電阻耦合引入的干擾、電容電感耦合引入的干擾、控制單元供電線路上引入的干擾、雷擊引入的干擾等。（2）接地對抑制干擾起到的作用。干擾如果得不到很好的抑制和防止，輕則影響系統(tǒng)的測量技術精度，因而使正常的控制無法實現(xiàn)，重則會造成設備損壞。在抑制信號干擾方面，有多種方法，包括信號隔離、屏蔽、接地保護等。其中接地在抑制干擾方面主要作用有兩部分，一是提高系統(tǒng)本身的抗干擾能力；二是減小對外界的影響。集散控制系統(tǒng)的某些部分與大地相連可以起到抑制干擾的作用。如靜電屏蔽層接地可以抑制變化電場的干擾，因為電磁屏蔽用的導體在不接地時會增強靜電耦合而產生“負靜電屏蔽”效應，加以接地能同時發(fā)揮靜電屏蔽作用；系統(tǒng)中開關動作產生的干擾，在系統(tǒng)內部（如各操作站及控制站間）會產生相互影響，通過接地可以抑制這些干擾的產生。

2 DCS接地分類

DCS中接地的種類主要有系統(tǒng)地、屏蔽地和保護地三大類。

2.1 系統(tǒng)地

控制系統(tǒng)中的基準電位是各回路工作的參考電位，基準電位的連線稱為系統(tǒng)地，通常是控制回路直流電位的0V導線。系統(tǒng)地是三類接地中最重要的一類，其是否要接大地以及如何接大地，與控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性密切相關。

2.2 屏蔽地

屏蔽地，它可以把現(xiàn)場信號傳輸時所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號精度。DCS系統(tǒng)中信號電纜的屏蔽層應做屏蔽接地。線纜屏蔽層必須一端接地，防止形成閉合回路干擾。為了抑制變化電場的干擾，控制系統(tǒng)中廣泛采用多種靜電屏蔽。所有作靜電屏蔽用的導體都必須良好接地才能發(fā)揮作用，即使是作電磁屏蔽用的導體也以接地為好。

2.3 保護地

保護地，是將DCS中平時不帶電的金屬部分（機柜外殼，操作臺外殼等)與地之間形成良好的導電連接，以保護設備和人身安全。當故障發(fā)生（如主機電源故障或其它故障）造成電源的供電火線與外殼等導電金屬部件短路時，這些金屬部件或外殼就形成了帶電體，存在極大的人員觸電風險。

3 DCS系統(tǒng)的接地方法

DCS系統(tǒng)保護地和屏蔽地一般單獨設置，當廠區(qū)電氣專業(yè)接地網接地電阻≤4Ω時，也可直接接當廠區(qū)電氣接地網，但是在接地連接處20米內不能有強的電流輸入點。接地線與現(xiàn)場機柜之間的連接，接地線與公用連接板之間的連接，接地總干線與公用連接板之間的連接，應采用銅質螺栓緊固。

3.1 操作員站、操作盤臺的接地方法

操作員站、操作盤臺接地的目的是消除操作站主機工作、盤臺時產生的感應電壓，以維持操作站主機、盤臺的正常穩(wěn)定工作。另外當強電意外的接觸到操作員站柜體、操作盤臺外殼時，可以將電流迅速導入大地，避免對人員的觸電傷害。

給操作員站、操作盤臺敷設的接地線，一端從地線的公共連接板來，一端連接到操作員站柜體的螺釘上，如隔板的固定螺釘。如果電源接線板上的接地端沒有和操作臺柜體相連，那么需要人為增加一根電纜將操作站主機機殼與柜體相連，電纜一端連接到操作臺柜體的螺釘上，一端固定在操作站主機機殼的螺釘上即可。

3.2 I/O控制柜接地方法

（1）總體接地原則.機柜的正面底部裝有一根接地匯流銅條，是整個機柜的GND銅條，控制站內部的系統(tǒng)地、安全地和屏蔽地都連接到該銅條上?？刂乒癜惭b到位后，其任何金屬部件應和大地處于浮置狀態(tài)，包括固定用地腳螺絲，以利于系統(tǒng)的一點接地。（2）柜內接地的連接.①系統(tǒng)地的連接.控制站系統(tǒng)地由機籠接地端子的地端，經導線直接與機柜GND銅條相連而成。系統(tǒng)接地時，連接點一般選擇在匯流排最左邊。個別系統(tǒng)采用垂直安裝匯流排時，連接點一般選擇在匯流排最下方[1]。此項工作一般在系統(tǒng)設備出廠時已完成。②保護地的連接.DCS設有專門的接地螺釘，各個現(xiàn)場控制柜的保護地之間可以通過銅導電纜串聯(lián)在一起，最后接入公共連連接板。③屏蔽地的連接.屏蔽地通過柜內各個分匯流排匯入總匯流排，再通過銅導電纜單獨接至公共連連接板?，F(xiàn)場信號的屏蔽層要求單端接到屏蔽地匯流排。通訊電纜屏蔽層也要與屏蔽地匯流排連接。

3.3 接地總線

同一個DCS系統(tǒng)中，所有網絡節(jié)點的系統(tǒng)地必須同地，以滿足系統(tǒng)內直流地（系統(tǒng)地）的等電勢要求。系統(tǒng)內的系統(tǒng)地、安全地、屏蔽地必須最后匯流到同一個接地點上（即一點接地），而這個接地點的接地電阻應足夠小，以保證有效地快速消除干擾。人身安全主要通過設備外殼的良好接地保證。DCS系統(tǒng)中設備外殼（保護地）已接到匯流條上，因此，系統(tǒng)接地時要求就近接地，以減小人體的電位差。

4 結語

接地系統(tǒng)在DCS安裝和應用過程中是很重要的一環(huán)，很多令人費解的故障現(xiàn)象往往都是系統(tǒng)接地不好引起的。不同DCS廠家對接地系統(tǒng)的要求和接法是不一樣的，就是同一家DCS，其接地系統(tǒng)也是在不斷的改變之中，針對每個電廠不同行的DCS系統(tǒng)，其接地需求還要根據(jù)其系統(tǒng)設計手冊具體分析。