浅析DCS控制系统接地的应用与要求

引言
               
随着化工行业的迅速发展和自动化水平的提高，dcs控制系统已在国内石化、电力、医药等行业中得到广泛应用，这对保证企业的安全稳定生产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，根据实际对dcs系统接地进行讨论和简要的介绍。
           
2  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，可靠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，还会造成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。
            
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。
            
2.1 dcs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) 保护地(cg，cabinet grounding)：cg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系统所有的操作员站、现场控制站、打印机、端子柜等均应接保护地。保护地应接至电气专业接地网，接地电阻小于4ω。
               
(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。
               
(3)屏蔽地(ag，analog grounding)：ag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。
               
(4) 本安地: 应独立设置接地系统，接地电阻≤4ω。本安地的接地系统应保持独立，与电气地网或其它仪表系统接地网的距离应在5m以上。

2.2 dcs系统接地方式
               
(1) 利用电气接地网作为dcs接地网，即与电气接地网共地；
               
(2) 设dcs系统专用独立的接地网；
               
(3) 设dcs专用接地网，经接地线、再接至电气接地网。
            
2.3 dcs系统接地方式经验交流
               
由于第3种接地方式与第2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。co2压缩机曾因接地问题，造成机组振值过高和跳车。dcs后来改用电气接地网接地，取得了良好的效果。
            
2.4 对公共接地极(网)的要求
               
(1) 当电气接地网对地分布电阻≤4ω时，可将电气接地网当着dcs系统的公共接地极(网)。
               
(2) 当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)。
               
(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。
               
(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。