DCS系统接地及配线工程施工问题探讨

【摘 要】对于DCS系统来说，系统接地以及配线工程的正确实施关系到整个系统的安全、稳定、精确运行。另外，综合布线也影响着整个系统的控制效果，本文主要就DCS系统接地及配线工程施工问题进行分析。

【关键词】DCS;接地;配线;敷设;安全

0.概述

DCS系统设备的接地，凡是与DCS控制系统相连的所有仪器、仪表以及设备都应当接地，也就是说，凡是仪表信号需要到达的地方，就是控制系统接地以及电缆敷设应当做到的地方。控制系统接地和配线工程的正确实施，是保障操作人员安全以及设备安全运行的必要措施。

随着科学技术的不断发展和进步，智能仪表的应用范围也在逐步的扩大，对于DCS系统的运行要求提供更加可靠、安全的保护，此外，先进控制技术的采用也对系统的安全、运行的经济性提出了更加严格的要求。笔者根据近年来的DCS安装调试经验认为：(1)接地连接方式和接地参数并重，以减小或消除同系统中不同性质的接地(如电气接地、工作地、保护地等)之间的电位差为目的，选用适当的接地联结方式：(2)电缆配线、敷设应当严格按照规范要求，依据现场实际进行。

本文对DCS系统的接地以及配线工程的正确实施、综合布线工程施工问题进行分析。

1.DCS系统的接地原则

系统接地按照规范的分类分为：保护接地及工作接地。除了有的电信号抗干扰、设备本身专门要求等特殊原因之外，一般尽量采用联合接地的方案；这符合有关的国际标准如：IEEE STD 1110一1993等明确要求仪表控制系统等等电位联结和接地的基本方法．并且不建议采用分开的、独立的、干净的电子设备的大地接地体的原则：在系统配置中容易导致问题产生的还有一个诸如中性点接地这样的的供电系统地。

1.1 DCS系统的接地装置

服务器柜、操作台以及打印台：设置保护地螺钉；继电器柜和配电柜：设置保护地螺钉；DCS的I／O柜：设置屏蔽接地汇流捧、保护地螺钉以及系统地悬浮；安全栅柜：设置保护地螺钉以及本安地接地汇流排；现场的仪表：在现场变送器以及其它的传感器从原则上讲是不可以端接地的，而是的应当将变送器、传感器的负端在控制系统端子处接地。接地型热电偶、电磁流量计以及重量传感器等因为条件限制必须接地时原信号的输入端是不可以和控制系统接地线存在电气连接的。

1.2信号回路地

信号回路地是自动化系统和位于计算机内逻辑电平负端的公共地，此外，像计算机CPU正负5伏或者正负12伏负端等都是要接公共接地极的。

1.3信号屏蔽、接地

计算机、DCS等的信号电缆的屏蔽层必须接地，而且接地方式必须符合以下相关的规定：(1)如果信号源是浮空的或者是接地的，屏蔽层的接地处应当分别位于计算机的一侧或者是信号源的一侧；(2)如果屏蔽电缆在位于接线盒位置处存在分断、合并的话，电缆的屏蔽层应该在接线盒内进行连接等等很多的要求规定。

1.4 本安接地

对于本安仪表、安全栅接地一方面可以抑制干扰，另一方面还可以使仪表和系统的安全性得到较大的提升。例如，齐纳安全栅是危险现场端处于电源电压安全范围内的重要保证，齐纳二级具有嵌位的作用，这样一来能够使得电压始终在安全范围内。另一方面，要充分考虑安全栅的电阻富余，因为齐纳安全栅的使用在一定程度上增大了信号回路上的电阻。

在有些情形下，受外部条件的限制，对控制系统地的设计并同时满足其与供电地之间要求的安全距离是较难实现的，此时，可在满足以下条件的情况下控制系统地和供电地共用一个：①供电系统地受到外部的干扰很小；②接地网的各部分之间的电阻以及供电系统地的接地电阻都很小；③ DCS系统以及传输信号的抗干扰能力较强。连接在同一台设备上的外部设备、主机系统都必须走在一个电源分配柜供电，不然就会烧坏接口，导致设备运行错误。另外，设备进行长距离连接时，应当用粗导线供电或者通信隔离。

2.DCS系统的接地方法

2.1 DCS设备在集中布置时的接地方法

DCS系统在集中布置时的接地方法，不仅要求位于机柜内部的联结电阻要小于1Ω，同时还要求各机柜相互之间电阻小于1Ω。设计、安装、使用的整个过程要严格遵守以下要求进行。

(1)机柜间：现场控制站要按照要求进行接地，机柜本体和底座之间因为有胶皮而绝缘，接地螺丝可以接到现场控制站的汇流排上，为了实现电位相等，端子柜和UPS的电源地应当接入同一地。通过接地螺钉将机柜保护地接到分干线上，通过汇流排将机柜屏蔽地接到公共连接板。

(2)现场控制站：利用外壳接地或者电源线接地的方法将工程师站、服务器主机以及网络交换机等连至电气接地网。

(3)为了确保接地能够满足控制系统的要求，要对接地系统的电阻进行测试。

2.2电缆进线及引下线与接地网的联结

系统电缆进线及通过接地引下线与地网联接，建筑内的线路排布直接关系到接地系统是否真正有效的工作．如果处理不好线路的排布，常常造成设备的损害；设备的引下线在施工中应当同接地网连接牢固．并保证导电良好。

3.电缆配线、敷设的原则及施工应注意的问题

合理的敷设电缆能够很好的增强DCS系统的稳定性，避免运行时受到外部对信号的干扰或者是电缆自身之间的相互干扰。

DCS系统信号的分类：①I类信号：毫伏信号、热电阻和热电偶信号以及应变信号等低电平信号：②II类信号： 0～5v、l～5v以及0～10Ma AI信号、0～10mA AO信号：电平型开关量输入信号等③Ⅲ类信号：电流大于50mA的阻性负载或者是24V～48VDC感性负载输出信号；④Ⅳ类信号：110VAc或220VAc输出信号。I类信号和II类信号是比较容易受到外部环境干扰的，Ⅲ类信号和Ⅳ类信号在进行开关的瞬间对其他附近空间环境的电缆形成较强的干扰。

根据信号的相互干扰情况，为了确保电缆的合理敷设，电缆配线及敷设的基本原则为：①对于I类信号电缆，原则上必须采用屏蔽电缆或者屏蔽双绞电缆；②对于II类信号，尽可能采用屏蔽电缆，其中用于控制AI／AO信号、开关量输入的II类信号，应必须采用屏蔽电缆或者屏蔽双绞电缆；③对于Ⅳ类信号，应与电源电缆一起敷设，但是不可以与I、II类信号一起敷设，可以的话采用屏蔽双绞电缆；④对于III类信号，可以与220V电源线一起敷设，最好为屏蔽双绞电缆，与I、II类信号一起敷设时要保留一定的安全距离。

信号电缆与DCS系统相连时要满足以下条件：①I类的毫伏、应变信号为了能够更好的防止外界电磁或者静电因素的干扰应当采用屏蔽双绞电缆；②采用一根多芯电缆中的部分芯线可以用来传输Ⅲ类或者Ⅳ类信号，但是不可以传输I、1I类信号；③严禁I、1I类信号电缆和大功率的开关量输出动力线信号线以及电源线等并行捆绑；④I～Ⅳ类信号尽可能的都采用屏蔽双绞电缆；⑤严禁同一信号的几芯线分布在不同的几条电缆中。这些保证措施可以使得系统的运行更加的安全、稳定以及可靠。

综上所述，在进行电缆敷设的施工过程中，我们必须采取适当有效的措施方法分离Ⅲ、Ⅳ类信号电缆和电源线等这些容易对其他电缆设备产生干扰的电缆，尤其是要使其与现场敷设的I、Ⅱ类信号之间保持一定最小的安全距离。

4.结语

通过对多套DCS系统的安装调试证明，严格执行规范又不拘泥于规范，正确按照规范及设计方案施工接地工程及敷设电缆，是DCS安全、稳定、精确运行的必要条件。

【参考文献】

［１］李鹏程,马豪军.DCS系统接地问题的探讨[J].城市建设与商业网点,2009,(29).

［２］王艳梅,侯立刚,杜文军.DCS系统接地的探讨[J].工业仪表与自动化装置,2009,(2).