DCS系统接地.pdf

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1、浅谈DCS控制系统接地南京玻璃纤维研究设计院王承慧摘要在DCS应用中,接地质量的好坏直接影响到系统的可靠性。本文对DCS的接地作了概括性的介绍,并指出了设计、安装、调试过程中DCS接地应注意的问题和解决办法。1概述DCS是英文D istributed Control Sys2tem的缩写,即分布式控制系统,国内也称作集散型控制系统。该系统自80年代中期进入我国以来,由于其先进性、可靠性与实用性在各主要工业领域得到广泛应用,并逐步成为一种常规设计。在玻纤工业池窑拉丝上,自90年代中后期已经有二套DCS成功地投入工业性生产,并深得使用厂家的欢迎。DCS也将成为今后池窑拉丝自动控制的设计主流方案,但

2、在DCS应用中,接地问题往往不被人们所重视。DCS实质就是工业过程控制的计算机系统,而工业控制计算机涉及的信号类型种类繁多,各DCS厂家为了保证其系统能够安全可靠地运行,对接地提出了各种各样的要求,但总的说来只有两种:即保护接地与工作接地。111保护接地(安全接地)保护接地是将DCS中平时不带电的金属部分(机柜、操作台外壳等)与地之间形成良好的电气连接,使机壳和地等电位,以保护设备和人身安全。此外保护接地还可以防止静电的积聚,使静电有可靠的泄放通路。112工作接地工作接地是为使DCS以及与之相连的仪表均能可靠运行,保证测量和控制精度而设的接地。它可分为系统接地、屏蔽接地和本安接地。11211系

3、统接地(又称直流地、机器逻辑地)系统接地是DCS内部逻辑电平负端公共地,通常24V等电源的负端也接在这个基准点上,其作用是消除各种电路电流流经一个公共阻抗时所产生的噪声电压,保证传输信号的可靠性和准确性。11212屏蔽接地(又称模拟地)屏蔽接地是把信号电缆的屏蔽层接地,其目的是为了避免由于周围的外磁场和地电位差所产生的干扰,保证传输信号的准确可靠。11213本安接地本安接地是本安仪表或安全栅的接地。该接地除了抑制干扰外,还关系仪表和系统本质安全功能的实现,直接影响DCS的可靠运行和防爆区的安全。在池窑拉丝的油站、液化气站就应特别加以注意。83玻璃纤维1999年第4期 1995-2004 Tsi

4、nghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.2DCS接地系统的具体布置和要求DCS接地系统一般归纳如图1布置所示。该系统中IGBU S、A GBU S、PGBU S与CGBU S分别为本安装接地母排、屏蔽接地母排、系统接地母排与保护接地母排,并三个就属于工作接地。IG本安地AG屏蔽地PG系统地CG保护地图1DCS接地示意图尽管各DCS厂家对其接地系统的要求不一,差别也主要在于对接地电阻值的要求、接地系统是否完全独立,以及对接地划分与提法上等不同,但就其本质是一致的。下面以两套在池窑拉丝上实际运行的DCS为例加以说明。211I

5、N F I90接地系统21111接地系统的组成(见图2)I N F I90接地系统分为两部分:安全接地(又称交流地、AC地)和系统地(又称直流地、DC地)。该接地系统要求应有独立使用的地极(AC地极与DC地极最好为同一地极),从该地极分别引出两地极线接至DCS控制室的AC地母线和DC地母线上。图2I N F I90接地示意图交流地与DCS供电变压器的隔离层相连,并在次级与中线短接,与供电火线和中93玻璃纤维1999年第4期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.线一同引至电源分配盘上,由电源分配

6、盘将火、中、地三线同时布放到I N F I90的PCU机柜接线排上。机柜的外壳与AC地相连,机柜内的四根屏蔽棒与AC地相连。直流地的引线先接到控制室的一条DC母线上,再从DC母线放射性接至系统中各PCU机柜的DC COMMON上;各PCU机柜所带的端子柜也是采用以各自供电的PCU机柜为中心的放射接法。21112接地电阻I N F I90要求:地极与大地电阻 58地极之间电阻 1 M8212HS2000接地系统21211接地系统的组成(见图3)HS2000接地系统分为两部分:保护接地(CG)与工作接地。而工作接地又分为机器逻辑地(PG)、信号回路地、屏蔽接地(A G)和本安接地(IG)。图3HS

7、2000接地示意图保护接地(CG)必须将一台设备(控制站、操作员站等)上的所有外设或系统的CG连在一起,然后将各站的CG连在一起,最后从一点上与大地接地系统相连。机器逻辑地(PG)必须在一点与大地接地系统相连,各站的PG以放射接法连接到这一点上。变送器和其它传感器的负端送入计算机端一点接地(接PG地)。但某些场合要求现场端必需接地,这时必须在计算机前端采用有效的隔离措施,而不允许和计算机的接地线有任何电气连接。屏蔽地(A G)是接地系统中要求最高的一种,要求各机柜A G对地电阻、各机柜之间的电阻均 18。各机柜的A G地以放射性接法一点接地。安全栅接地(IG):齐纳安全栅是为了限制在故障状态下

8、,可能进入现场的能量释放时不至于发生爆炸危险。当回路电压过高时,齐纳管击穿,电流增大,保险丝熔断而切断回路达到保护的目。为此选择过电压基准点极其重要,该基准点必须和+24V电源负端等电位。可靠的做法是选用统一的接地网,使IG和PG均接到该接地网上。21212接地电阻HS2000要求:屏蔽地接地电阻 18保护地、电源逻辑地和本安接地电阻 4804玻璃纤维1999年第4期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.3DCS接地时应注意的问题在DCS的设计、安装和调试工作中,应注意以下问题。(1)工作地与

9、安全接地不能相互混接,否则安全地的干扰进入信号回路,将影响DCS的准确运行。(2)屏蔽接地时,屏蔽层应在计算机端单点接地,否则二点的地电位差会造成干扰进入信号回路(对热电偶回路尤其要注意);经过中间接线箱的信号线,其屏蔽层应在接线箱端子两侧跨接并对地浮空,最后在计算机端接地。(3)本安接地与系统地应尽可能为同一地极,如为不同地极应保证两地极之间有可靠的电气连接,使安全栅接地电位与直流电源负端等电位。(4)各种接地均应一点接入地网上,各机柜地采用放射接法接至该点,以使每种接地在系统中均能保持同一电位。(5)注意所选DCS对全厂供电系统地、避雷地的要求。另外,在我院设计的池窑拉丝DCS的具体实施过

10、程,实际的接地系统还可以作如下处理:(1)接地体可以是铜,也可以是镀锌的钢材,但地极之间必须有良好的焊接,以保证DCS要求的接地电阻。(2)从接地体引入控制室的各接地引线,必须满足一定的面积要求,以防止由于浪涌电流形成过高的接地电压。(3)接地引上线不但应与地极之间保持良好连接,还要注意其连接方式应便于使用途中的电阻阻值的检查;同时还要注意户外接地引上线的防护,确保系统良好接地。总之,DCS接地直接影响DCS运行的可靠性与精确性,必须得到应有的重视。低价高强玻璃纤维据报道,以色列的一家公司已开发出一种价格低廉同时机械性能和耐化学腐蚀性能又好的玻璃纤维。与传统的纤维相比,这种纤维的拉伸强度为21

11、0GPa左右,而弯曲刚性则提高至10倍。同时,这种玻纤还耐化学腐蚀、耐水、耐水泥碱性。这些性能据称是因为采用特殊的成型技术和涂复技术的结果。这种生产技术可以减少玻纤生产中的贵金属用量,并使劳动和能耗降低40%。这种纤维发明人声称,它可以生产原丝无捻、粗纱、无纺毡以及用于模压产品。这家新成立的公司据报道称正在寻找合作伙伴。印度修订短切原丝毡标准随着印度玻纤生产厂商所有玻纤浸润剂配方的改进,以及可供热固性树脂的品种日益增多,印度标准局已经提出了玻璃纤维短切原丝毡的“修订”标准。该标准涵盖用于环氧、酚醛、聚酯树脂系统的增强材料。该标准在原有的用于增强不饱和聚酯树脂系统的短切原丝毡标准进行修订补充。新标准给出了测定短切原丝毡浸透性、毡用粘结剂溶解性、树脂测量规范以及玻纤增强聚酯、环氧、酚醛树脂层压板的机械性能(横向断裂强度)。标准中还提供了酚醛和环氧树脂的典型指标,以便复合材料制造厂商能从树脂供应商处选用或定购正确级别的树脂。冯维14玻璃纤维1999年第4期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.