DCS系統接地知識基本概括

今天我們來講DCS接地的知識。DCS合理、可靠的系統接地，是DCS系統非常重要的內容。為了保證DCS系統的監測控制精度和安全、可靠運行，必須對系統接地方式、接地要求、信號屏蔽、接地線截面選擇、接地極布置等方面，進行認真統籌考慮。

一、DCS系統接地的基本要求

DCS系統接地是為了保證當進入DCS系統的信號、供電電源或DCS系統設備本身出現問題時，有效的接地系統能承受過載電流并可以迅速將過載電流導入大地。接地系統能夠為DCS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個控制系統提供公共信號參考點（即參考零電位）。

當接地系統發生問題時(接地電阻過大，多點接地，接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設備相接觸等)，會造成人員的觸電傷害及設備的損壞，據了解，有些DCS系統經?！八罊C” (或不明原因的“死機”)，大多是因為接地系統不良或存在問題所引起的。因此，完善、可靠、正確的接地，是DCS系統能夠安全、可靠和良好運行的關鍵。

二、DCS接地分類

在一般情況下，DCS控制系統需要兩種接地：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如化工行業所用的系統，還要求有本安地。

2.1保護地（CG，CabinetGrounding）

是為了防止設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系統所有的操作員機柜、現場控制站機柜、打印機、端子柜等均應接保護地。保護地應接至廠區電氣專業接地網，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，AnalogGrounding）

也叫模擬地，它可以把現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。鎧裝電纜的金屬鎧不應作為屏蔽保護接地，必須是銅絲網或鍍鋁屏蔽層接地。接入公共接地極。

2.4本安地

應獨立設置接地系統，接地電阻≤4Ω。本安地的接地系統應保持獨立，與廠區電氣地網或其它儀表系統接地網的距離應在5m以上。

三、DCS系統接地方式

1

利用電氣接地網作為DCS接地網，即與電氣接地網共地；

2

設DCS系統專用獨立的接地網；

3

設DCS專用接地網，經接地線、再接至電氣接地網。

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系統曾經較多的采用過專用的接地網。但這種接地方式存在的缺點是：占地面積太大，投資高，電纜及接地網鋼材耗量大，距廠房有相當的距離(因不易在廠房內找到合適的位置)，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。根據實際運行表明，設置專用的DCS接地網是既困難又不安全的。

四、對公共接地極（網）的要求

1

當廠區電氣接地網對地分布電阻≤4Ω時，可將廠區電氣接地網當著DCS系統的公共接地極（網）。

2

當廠區電氣接地網接地電阻較大或雜亂時，應獨立設置接地系統，即為DCS系統的公共接地極（網）。

3

沒有本安地接入的公共接地極（網）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米內無避雷地的接入點，8米內無30KW以上的高低壓用電設備外殼的接入點。當現場無法滿足該條件時，防雷保護地通過避雷器/沖擊波抑制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搭接在一起，二者應距離10米以上。

五、DCS系統的接地原則

1、DCS系統設置的接地裝置

1.1操作臺、打印臺、服務器柜：設有保護地螺釘。

1.2繼電器柜、UPS柜、配電柜：設有保護地螺釘。

1.3DCS的I/O機柜：設有屏蔽接地匯流排，保護地螺釘，系統地(+24V地)懸浮。

1.4儀表柜、手操盤臺：設有屏蔽地接地匯流排，保護地螺釘。

1.5安全柵柜：設有屏蔽地接地匯流排，本安地接地匯流排，保護地螺釘。

2、信號屏蔽及其接地

根據有關技術規定要求，計算機或DCS系統信號電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，其接地方式應符合下列規定：

2.1當信號源浮空時，屏蔽層應在計算機側接地；

2.2當信號源接地時，屏蔽層應在信號源側接地；

2.3當放大器浮空時，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地(當信號源接地時，接信號地。當信號源浮空時接現場地)；

2.4當屏蔽電纜途經接線盒分斷或合并時，應在接線盒內將其兩端電纜的屏蔽層連接。

六、DCS系統接地降低土壤電阻率的方法

1

改變接地體周圍的土壤結構。在接地體周圍的土壤2～3m范圍內，摻入不容于水的、有良好吸水性的物質，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。但食鹽日久會隨流水流失，一般超過兩年就要補充一次。

3

用長效化學降阻劑。用長效化學降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來的40%。

七、DCS系統接地材料及要求

1.接地體與接地網干線的材料要求

接地體和接地網干線所用鋼材規格可按下表選用，若接地電阻滿足不了要求時，也可選用銅材。如果接地體和接地網干線安裝在腐蝕性較強的場所，應根據腐蝕的性質采取熱鍍鋅、熱鍍錫等防腐措施或適當加大截面。

2.接地連線要求

DCS系統的保護地和屏蔽地連線應使用銅芯絕緣電線或電纜連接到廠區電氣專用接地網或接地體上。當接地連線距離較長、DCS系統對接地電阻要求較高或接地干線分接的支線數量較多時，宜選用表中截面較大的電線電纜。

八、現場接地常用注意事項

1.現場控制站

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，現場控制站必須按規定做好接地處理。即分別接至現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.各個硬件設備

操作員站、工程師站、網絡交換機、服務器主機、系統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。

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

現場控制站的保護地應從機柜下方的接地螺釘接至接地分干線,現場控制站的屏蔽地應從接地匯流排接至公共連接板。

5.接地電阻測試

接地系統的電阻必須進行測試，以保證接地能滿足控制系統制造商的要求。

九、接地的施工規范要求

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，均應做保護接地。對于供電電壓不高于36V的就地儀表、開關等，當設計文件無特殊要求時，可不做保護接地。

2

在非爆炸危險區域的金屬盤、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

儀表保護接地系統應接到電氣工程低壓電氣設備的保護接地網上，連接應牢固可靠，不應串聯接地。

4

保護接地的接地電阻值,應符合設計文件規定。

5

在建筑物上安裝的電纜槽及電纜保護管，可重復接地。

6

儀表及控制系統應做工作接地，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安全電路接地，接地系統的連接方式和接地電阻值應符合設計文件規定。

7

儀表及控制系統的信號回路接地、屏蔽接地應共用接地裝置。

8

各儀表回路只應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在顯示儀表側，當采用接地型熱電偶和檢測元件已接地的儀表時，不應再在顯示儀表側接地。

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儀表電纜電線的屏蔽層，應在控制室儀表盤柜側接地，同一回路的屏蔽層應具有可靠的電氣連續性，不應浮空或重復接地，不應再在顯示儀表策接地?，F場儀表端電纜的屏蔽層不得露出保護層外。

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當有防干擾要求時，多芯電纜中的備用芯線應在一點接地，屏蔽電纜的備用芯線與電纜屏蔽層，應在同一側接地。

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儀表盤、柜、箱內各回路的各類接地，應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彼此絕緣。

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接地系統的連接應使用銅芯絕緣電線或電纜，采用鍍鋅螺栓固定，儀表盤、、柜、箱、內的接地匯流排應使用銅材，并有絕緣支架固定。接地總干線與接地體之間應采用焊接。

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本質安全電路本身除設計文件有特殊規定外，不應接地。當采用二極管安全柵時，其接地應與直流電源的公共端相連。

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防靜電接地應符合設計文件規定，可與設備、管道和電氣的防靜電工程同時進行。

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接地連線應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，接地匯流排應使用銅材，并由絕緣支架固定。

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接地線的截面積應符合設計文件和制造廠的規定，當設計文件和制造廠無規定時，接地連線應大于2mm2，接地分干線應大于6mm2，接地干線應大于20mm2，接地總干線應大于30mm2。

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接地總干線與接地體之間應采用焊接。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，接觸應良好，連接應牢固，焊接處應做防腐處理。

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接地電阻值應符合設計文件和制造廠的規定，如設計文件或制造廠未規定時，應符合下列規定：

a、儀表系統保護接地電阻值一般為4Ω，最高不宜超過10Ω。當設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，但應在100Ω以內，當設置有防雷系統時，接地電阻不應大于1Ω；

b、屏蔽接地和工作接地應在10Ω以內；

c、本質安全回路接地和其它儀表接地電阻應符合產品技術文件的要求；

d、DCS、PLC、PCS系統接地電阻應小于4Ω；

e、接地板之間的距離應大于5m。

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接地系統施工時，應及時作好隱蔽工程記錄。