基于OPNET的SCPS-NP協(xié)議設(shè)計(jì)
DCS合理、可靠的系統(tǒng)接地,是DCS 系統(tǒng)非常重要的內(nèi)容。為了保證DCS 系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制精度和安全、可靠運(yùn)行,必須對(duì)系統(tǒng)接地方式、接地要求、信號(hào)屏蔽、接地線截面選擇、接地極設(shè)計(jì)、接地箱布置等方面,進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌考慮。本文根據(jù)DCS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求,對(duì)DCS系統(tǒng)接地進(jìn)行討論和簡要的介紹,以供大家在DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)中參考。
1、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(jìn)入DCS系統(tǒng)的信號(hào)、供電電源或DCS系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問題時(shí),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?yàn)镈CS提供屏蔽層,消除電子噪聲干擾,并為整個(gè)控制系統(tǒng)提供公共信號(hào)參考點(diǎn)(即參考零電位)。當(dāng)接地系統(tǒng)發(fā)生問題時(shí)(接地電阻過大,多點(diǎn)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(huì)造成人員的觸電傷害及設(shè)備的損壞,據(jù)了解,有些電廠DCS系統(tǒng)經(jīng)常“死機(jī)” (或不明原因的“死機(jī)”),大多是因?yàn)榻拥叵到y(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(yùn)行的關(guān)鍵。
1.1DCS接地分類
在一般情況下,DCS控制系統(tǒng)需要兩種接地:保護(hù)地和工作地(邏輯地、屏蔽地等)。對(duì)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。
1.1.1保護(hù)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(hù)措施。DCS系統(tǒng)所有的操作員機(jī)柜、現(xiàn)場(chǎng)控制站機(jī)柜、打印機(jī)、端子柜等均應(yīng)接保護(hù)地。保護(hù)地應(yīng)接至廠區(qū)電氣專業(yè)接地網(wǎng),接地電阻小于4Ω。
1.1.2邏輯地:也叫機(jī)器邏輯地、主機(jī)電源地,是計(jì)算機(jī)內(nèi)部的邏輯電平負(fù)端公共地,也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負(fù)5伏、正負(fù)12伏的負(fù)端。需要接入公共接地極。
1.1.3屏蔽地(AG,Analog Grounding) 也叫模擬地,它可以把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)傳輸時(shí)所受到的干擾屏蔽掉,以提高信號(hào)精度。DCS系統(tǒng)中信號(hào)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(hù)接地,必須是銅絲網(wǎng)或鍍鋁屏蔽層接地。接入公共接地極。
1.1.4本安地 應(yīng)獨(dú)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(dú)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。
1.2DCS系統(tǒng)接地方式 DCS系統(tǒng)一般接地方式
1.2.1利用電氣接地網(wǎng)作為DCS接地網(wǎng),即與電氣接地網(wǎng)共地;
1.2.2設(shè)DCS系統(tǒng)專用獨(dú)立的接地網(wǎng);
1.2.3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(jì)算機(jī)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(diǎn)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(hù)、測(cè)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(shí)際運(yùn)行表明,設(shè)置專用的DCS接地網(wǎng)是既困難又不安全的。如某電廠曾因接地問題,造成機(jī)組跳閘數(shù)十次。根據(jù)調(diào)查,不少電廠DCS后來改用電氣接地網(wǎng)接地,取得了良好的效果。
1.3對(duì)公共接地極(網(wǎng))的要求
1.3.1當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)對(duì)地分布電阻≤4Ω時(shí),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))。
1.3.2當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)接地電阻較大或雜亂時(shí),應(yīng)獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng),即為DCS系統(tǒng)的公共接地極(網(wǎng))。
1.3.3沒有本安地接入的公共接地極(網(wǎng))的對(duì)地分布電阻小于4歐姆;有本安地的小于1歐姆。接地總干線的線路阻抗小于0.1歐姆。
1.3.4接地極周圍15米內(nèi)無避雷地的接入點(diǎn),8米內(nèi)無 30KW 以上的高低壓用電設(shè)備外殼的接入點(diǎn)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)無法滿足該條件時(shí),防雷保護(hù)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(wǎng)搭接在一起,二者應(yīng)距離10米以上。
2、DCS系統(tǒng)的接地原則
2.1DCS系統(tǒng)設(shè)置的接地裝置
2.2.1操作臺(tái)、打印臺(tái)、服務(wù)器柜:設(shè)有保護(hù)地螺釘。
2.2.2繼電器柜、UPS柜、配電柜:設(shè)有保護(hù)地螺釘。
2.2.3DCS的I/O機(jī)柜:設(shè)有屏蔽接地匯流排,保護(hù)地螺釘。系統(tǒng)地(+24V地)懸浮。
2.2.4儀表柜、手操盤臺(tái):設(shè)有屏蔽地接地匯流排,保護(hù)地螺釘。
2.2.5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(hù)地螺釘。
2.2信號(hào)屏蔽及其接地
2.2.1根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)定要求,計(jì)算機(jī)或 DCS系統(tǒng)信號(hào)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:
2.2.1.1當(dāng)信號(hào)源浮空時(shí),屏蔽層應(yīng)在計(jì)算機(jī)側(cè)接地;
2.2.1.2當(dāng)信號(hào)源接地時(shí),屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地;
2.2.1.3當(dāng)放大器浮空時(shí),屏蔽層的一端與屏蔽罩相連,另一端宜接共模地(當(dāng)信號(hào)源接地時(shí),接信號(hào)地。當(dāng)信號(hào)源浮空時(shí)接現(xiàn)場(chǎng)地)。
2.2.1.4當(dāng)屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分?jǐn)嗷蚝喜r(shí),應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接。
2.2.2 DCS系統(tǒng)信號(hào)電纜的選擇與敷設(shè),應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。屏蔽電纜的屏蔽層應(yīng)按以上要求進(jìn)行接地。為了提高DCS 系統(tǒng)的抗干擾能力,DCS系統(tǒng)開關(guān)量輸入/輸出信號(hào),選用阻燃型對(duì)絞銅網(wǎng)屏蔽計(jì)算機(jī)電纜還是比較恰當(dāng)?shù)摹?/p>