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DCS系統(tǒng)接地詳細解析
一、DCS系統(tǒng)接地的基本要求
DCS系統(tǒng)接地是為了保證當(dāng)進入DCS系統(tǒng)的信號、供電電源或DCS系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問題時，有效的接地系統(tǒng)能承受過載電流并可以迅速將過載電流導(dǎo)入大地。接地系統(tǒng)能夠為DCS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個控制系統(tǒng)提供公共信號參考點（即參考零電位）。
當(dāng)接地系統(tǒng)發(fā)生問題時(接地電阻過大，多點接地，接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設(shè)備相接觸等)，會造成人員的觸電傷害及設(shè)備的損壞，據(jù)了解，有些DCS系統(tǒng)經(jīng)?！八罊C” (或不明原因的“死機”)，大多是因為接地系統(tǒng)不良或存在問題所引起的。因此，完善、可靠、正確的接地，是DCS系統(tǒng)能夠安全、可靠和良好運行的關(guān)鍵。
二、DCS接地分類
在一般情況下，DCS控制系統(tǒng)需要兩種接地：保護地和工作地（邏輯地、屏蔽地等）。對于裝有安全柵防爆措施的系統(tǒng)如化工行業(yè)所用的系統(tǒng)，還要求有本安地。
2.1保護地（CG，Cabinet Grounding）
是為了防止設(shè)備外殼的靜電荷積累、避免造成人身傷害而采取的保護措施。DCS系統(tǒng)所有的操作員機柜、現(xiàn)場控制站機柜、打印機、端子柜等均應(yīng)接保護地。保護地應(yīng)接至廠區(qū)電氣專業(yè)接地網(wǎng)，接地電阻小于4Ω。
2.2邏輯地
也叫機器邏輯地、主機電源地，是計算機內(nèi)部的邏輯電平負端公共地，也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負5伏、正負12伏的負端。需要接入公共接地極。
2.3屏蔽地（AG，Analog Grounding）
也叫模擬地，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(yīng)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。鎧裝電纜的金屬鎧不應(yīng)作為屏蔽保護接地，必須是銅絲網(wǎng)或鍍鋁屏蔽層接地。接入公共接地極。
2.4本安地
應(yīng)獨立設(shè)置接地系統(tǒng)，接地電阻≤4Ω。本安地的接地系統(tǒng)應(yīng)保持獨立，與廠區(qū)電氣地網(wǎng)或其它儀表系統(tǒng)接地網(wǎng)的距離應(yīng)在5m以上。
三、DCS系統(tǒng)接地方式
1、S7-1200 CPU 從固件版本V4.1起開始支持組態(tài)控制功能，使模塊的組態(tài)和安裝更加靈活。
2、設(shè)DCS系統(tǒng)專用獨立的接地網(wǎng)；
3、設(shè)DCS專用接地網(wǎng)，經(jīng)接地線、再接至電氣接地網(wǎng)。
由于第三種接地方式與第二種接地方式有較多相同處，過去，計算機或DCS系統(tǒng)曾經(jīng)較多的采用過專用的接地網(wǎng)。但這種接地方式存在的缺點是：占地面積太大，投資高，電纜及接地網(wǎng)鋼材耗量大，距廠房有相當(dāng)?shù)木嚯x(因不易在廠房內(nèi)找到合適的位置)，管理、維護、測量及查找接地極和接地線不方便，且效果不甚良好。根據(jù)實際運行表明，設(shè)置專用的DCS接地網(wǎng)是既困難又不安全的。
四、對公共接地極（網(wǎng)）的要求
1、當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)對地分布電阻≤4Ω時，可將廠區(qū)電氣接地網(wǎng)當(dāng)著DCS系統(tǒng)的公共接地極（網(wǎng)）。
2、當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)接地電阻較大或雜亂時，應(yīng)獨立設(shè)置接地系統(tǒng)，即為DCS系統(tǒng)的公共接地極（網(wǎng)）。
3、沒有本安地接入的公共接地極（網(wǎng)）的對地分布電阻小于4Ω；有本安地的小于1Ω。接地總干線的線路阻抗小于0.1Ω。
4、接地極周圍15米內(nèi)無避雷地的接入點，8米內(nèi)無 30KW 以上的高低壓用電設(shè)備外殼的接入點。當(dāng)現(xiàn)場無法滿足該條件時，防雷保護地通過避雷器/沖擊波器與公共接地極的主干線相連。電焊地切勿與公共接地極及其接地網(wǎng)搭接在一起，二者應(yīng)距離10米以上。
五、DCS系統(tǒng)的接地原則
1、DCS系統(tǒng)設(shè)置的接地裝置
1.1 操作臺、打印臺、服務(wù)器柜：設(shè)有保護地螺釘。
1.2 繼電器柜、UPS柜、配電柜：設(shè)有保護地螺釘。
1.3 DCS的I/O機柜：設(shè)有屏蔽接地匯流排，保護地螺釘，系統(tǒng)地(+24V地)懸浮。
1.4 儀表柜、手操盤臺：設(shè)有屏蔽地接地匯流排，保護地螺釘。
1.5 安全柵柜：設(shè)有屏蔽地接地匯流排，本安地接地匯流排，保護地螺釘。
2、及其接地
根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)定要求，計算機或 DCS系統(tǒng)信號電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，其接地方式應(yīng)符合下列規(guī)定：
2.1當(dāng)信號源浮空時，屏蔽層應(yīng)在計算機側(cè)接地；
2.2當(dāng)信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號源側(cè)接地；
2.3當(dāng)放大器浮空時，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地(當(dāng)信號源接地時，接信號地。當(dāng)信號源浮空時接現(xiàn)場地)；
2.4當(dāng)屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分斷或合并時，應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接。
六、DCS系統(tǒng)接地降低土壤電阻率的方法
1、改變接地體周圍的土壤結(jié)構(gòu)。在接地體周圍的土壤2～3m范圍內(nèi)，摻入不容于水的、有良好吸水性的物質(zhì)，如木炭、焦碳煤渣或礦渣等，該法可使土壤電阻率降低到原來的1/5～1/10。
2、用食鹽、木炭降低土壤電阻率用食鹽、木炭分層夯實。木炭和細摻勻為一層，約10～15cm厚，再鋪2～3cm的食鹽，共5～8層。鋪好后打入接地體。此法可使電阻率降至原來的1/3～1/5。但食鹽日久會隨流失，一般超過兩年就要補充一次。
3、用長效化學(xué)降阻劑。用長效化學(xué)降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來的40%。
七、DCS系統(tǒng)接地材料及要求
1、接地體與接地網(wǎng)干線的材料要求
2、2.接地連線要求
DCS系統(tǒng)的保護地和屏蔽地連線應(yīng)使用銅芯絕緣電線或電纜連接到廠區(qū)電氣專用接地網(wǎng)或接地體上。當(dāng)接地連線距離較長、DCS系統(tǒng)對接地電阻要求較高或接地干線分接的支線數(shù)量較多時，宜選用表中截面較大的電線電纜。
八、現(xiàn)場接地常用注意事項
1、現(xiàn)場控制站
接地螺絲因機柜本體與底座間有膠皮形成絕緣，屏蔽地匯流排與底座間絕緣，現(xiàn)場控制站必須按規(guī)定做好接地處理。即分別接至現(xiàn)場控制站接地匯流排上。I/O柜的電源地與UPS的電源地必須接至同一個地，保證等電位。
2.各個硬件設(shè)備
操作員站、工程師站、網(wǎng)絡(luò)交換機、服務(wù)器主機、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)。
3.I/O組件
模擬量模件的40端即直流24伏的負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。
4.屏蔽地
現(xiàn)場控制站的保護地應(yīng)從機柜下方的接地螺釘接至接地分干線, 現(xiàn)場控制站的屏蔽地應(yīng)從接地匯流排接至公共連接板。
5.接地電阻測試
接地系統(tǒng)的電阻必須進行測試，以保證接地能滿足控制系統(tǒng)制造商的要求。
九、接地的施工規(guī)范要求
1、用電儀表的外殼、儀表盤、柜、箱、盒和電纜槽 、保護管、支架、底座等正常不帶電的金屬部分，由于絕緣破壞而有可能帶危險電壓者，均應(yīng)做保護接地。對于供電電壓不高于36V的就地儀表、開關(guān)等，當(dāng)設(shè)計文件無特殊要求時，可不做保護接地。
2、在非危險區(qū)域的金屬盤、板上安裝的按扭、信號燈、繼電器等小型低壓電器的金屬外殼，當(dāng)與已接地金屬盤、板接觸良好時，可不做保護接地。
3、儀表保護接地系統(tǒng)應(yīng)接到電氣工程低壓電氣設(shè)備的保護接地網(wǎng)上，連接應(yīng)牢固可靠，不應(yīng)串聯(lián)接地。
4、保護接地的接地電阻值,應(yīng)符合設(shè)計文件規(guī)定。
5、在建筑物上安裝的電纜槽及電纜保護管，可重復(fù)接地。
6、儀表及控制系統(tǒng)應(yīng)做工作接地，工作接地包括信號回路接地和屏蔽接地，以及特殊要求的本質(zhì)安全電路接地，接地系統(tǒng)的連接方式和接地電阻值應(yīng)符合設(shè)計文件規(guī)定。
7、儀表及控制系統(tǒng)的信號回路接地、屏蔽接地應(yīng)共用接地裝置。
8、各儀表回路只應(yīng)有一個信號回路接地點，除非使用隔離器將兩個接地點之間的直流信號回路隔離開。
9、信號回路的接地點應(yīng)在顯示儀表側(cè)，當(dāng)采用接地型熱電偶和檢測元件已接地的儀表時，不應(yīng)再在顯示儀表側(cè)接地。
10、儀表電纜電線的屏蔽層，應(yīng)在控制室儀表盤柜側(cè)接地，同一回路的屏蔽層應(yīng)具有可靠的電氣連續(xù)性，不應(yīng)浮空或重復(fù)接地，不應(yīng)再在顯示儀表策接地?，F(xiàn)場儀表端電纜的屏蔽層不得露出保護層外。
11、當(dāng)有防干擾要求時，多芯電纜中的備用芯線應(yīng)在一點接地，屏蔽電纜的備用芯線與電纜屏蔽層，應(yīng)在同一側(cè)接地。
12、儀表盤、柜、箱內(nèi)各回路的各類接地，應(yīng)分別由各自的接地支線引至接地匯流排或接地端子板，由接地匯流排或接地端子板引出接地干線，再與接地總干線和接地極相連。各接地支線、匯流排或接地端子板之間在非連接處應(yīng)彼此絕緣。
13、接地系統(tǒng)的連接應(yīng)使用銅芯絕緣電線或電纜，采用鍍鋅螺栓固定，儀表盤、、柜、箱、內(nèi)的接地匯流排應(yīng)使用銅材，并有絕緣支架固定。接地總干線與接地體之間應(yīng)采用焊接。
14、本質(zhì)安全電路本身除設(shè)計文件有特殊規(guī)定外，不應(yīng)接地。當(dāng)采用二極管安全柵時，其接地應(yīng)與直流電源的公共端相連。
15、防靜電接地應(yīng)符合設(shè)計文件規(guī)定，可與設(shè)備、管道和電氣的防靜電工程同時進行。
16、接地連線應(yīng)采用多股絞合銅芯絕緣電線或電纜，采用鍍鋅或銅螺栓連接，接地匯流排應(yīng)使用銅材，并由絕緣支架固定。
17、接地線的截面積應(yīng)符合設(shè)計文件和制造廠的規(guī)定，當(dāng)設(shè)計文件和制造廠無規(guī)定時，接地連線應(yīng)大于2mm²，接地分干線應(yīng)大于6mm²，接地干線應(yīng)大于20mm²，接地總干線應(yīng)大于30mm²。
18、接地總干線與接地體之間應(yīng)采用焊接。埋地的接地干線可用有效截面積相同的熱鍍鋅扁鋼或圓鋼進行焊接。接頭可采用搭接，扁鋼搭接長度為寬度的2倍，園鋼為直徑的6倍，接觸應(yīng)良好，連接應(yīng)牢固，焊接處應(yīng)做防腐處理。
19、
接地電阻值應(yīng)符合設(shè)計文件和制造廠的規(guī)定，如設(shè)計文件或制造廠未規(guī)定時，應(yīng)符合下列規(guī)定：
a、儀表系統(tǒng)保護接地電阻值一般為4Ω，不宜超過10Ω。當(dāng)設(shè)置有高靈敏度接地自動報警裝置或接地自動切斷裝置等情況時，接地電阻值可大于10Ω，但應(yīng)在100Ω以內(nèi)，當(dāng)設(shè)置有防雷系統(tǒng)時，接地電阻不應(yīng)大于1Ω；
b、屏蔽接地和工作接地應(yīng)在10Ω以內(nèi)；
c、本質(zhì)安全回路接地和其它儀表接地電阻應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)文件的要求；
d、DCS、PLC、PCS系統(tǒng)接地電阻應(yīng)小于4Ω；
e、接地板之間的距離應(yīng)大于5m。
20、接地系統(tǒng)施工時，應(yīng)及時作好隱蔽工程記錄。
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