DCS系统的接地原则

1.DCS系统设置的接地装置
(1) 操作台、打印台、服务器柜:设有保护地螺钉。
(2) 继电器柜、U 柜、配电柜:设有保护地螺钉。
(3) DCS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。
(4) 仪表柜、手操盘台:设有屏蔽地接地汇流排,保护地螺钉。
(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.信号屏蔽及其接地
(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:
a. 当信号源浮空时,屏蔽层应在计算机侧接地;
b. 当信号源接地时,屏蔽层应在信号源侧接地;
c. 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)。
d. 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) 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. 集中布置的DCS设备接地方法


图1 集中布置DCS设备接地方法示意图
4.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。
(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。
(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电位差过大时,信号避雷器可以保护两边的设备。
5.DCS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。


图2 典型的单接地体安装


图3 典型的多接地体安装
6.DCS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2~3m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1/5~1/10。
(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10~15cm厚,再铺2~3cm的食盐,共5~8层。铺好后打入接地体。此法可使电阻率降至原来的1/3~1/5。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%。
7.DCS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。


(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。


8.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U 的电源地必须接至同一个地,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。

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