王征勇

福建福清核电有限公司 福建福清 350318

DCS合理、可靠的系统接地，是DCS 系统非常重要的内容。为了保证DCS 系统的监测控制精度和安全、可靠运行，必须了解干扰源，对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极设计、接地箱布置等方面，进行认真设计和统筹考虑。本文根据DCS系统的设计规范要求，分析信号干扰源，对DCS系统接地进行讨论和分析。

1 接地目的

集散控制系统接地主要目的是为了确保安全和抑制信号干扰。

1.1 安全

包括人身安全和系统设备安全。与一般用电设备一样，根据安全用电法规，电子设备的金属外壳必须接大地，以防在事故状态时金属外壳出现过高的对地电压而危及操作人员安全和导致设备损坏。

1.2 抑制干扰

（1）干扰原因。干扰又叫噪声，是窜入或叠加在系统电源、信号线上的与信号无关的电信号。干扰会造成测量的误差、严重的干扰（如雷击，大的串模干扰可会造成设备损坏。常见的干扰源有电阻耦合引入的干扰、电容电感耦合引入的干扰、控制单元供电线路上引入的干扰、雷击引入的干扰等。（2）接地对抑制干扰起到的作用。干扰如果得不到很好的抑制和防止，轻则影响系统的测量技术精度，因而使正常的控制无法实现，重则会造成设备损坏。在抑制信号干扰方面，有多种方法，包括信号隔离、屏蔽、接地保护等。其中接地在抑制干扰方面主要作用有两部分，一是提高系统本身的抗干扰能力；二是减小对外界的影响。集散控制系统的某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。如静电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰，因为电磁屏蔽用的导体在不接地时会增强静电耦合而产生“负静电屏蔽”效应，加以接地能同时发挥静电屏蔽作用；系统中开关动作产生的干扰，在系统内部（如各操作站及控制站间）会产生相互影响，通过接地可以抑制这些干扰的产生。

2 DCS接地分类

DCS中接地的种类主要有系统地、屏蔽地和保护地三大类。

2.1 系统地

控制系统中的基准电位是各回路工作的参考电位，基准电位的连线称为系统地，通常是控制回路直流电位的0V导线。系统地是三类接地中最重要的一类，其是否要接大地以及如何接大地，与控制系统的工作稳定性密切相关。

2.2 屏蔽地

屏蔽地，它可以把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉，以提高信号精度。DCS系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地。线缆屏蔽层必须一端接地，防止形成闭合回路干扰。为了抑制变化电场的干扰，控制系统中广泛采用多种静电屏蔽。所有作静电屏蔽用的导体都必须良好接地才能发挥作用，即使是作电磁屏蔽用的导体也以接地为好。

2.3 保护地

保护地，是将DCS中平时不带电的金属部分（机柜外壳，操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接，以保护设备和人身安全。当故障发生（如主机电源故障或其它故障）造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，存在极大的人员触电风险。

3 DCS系统的接地方法

DCS系统保护地和屏蔽地一般单独设置，当厂区电气专业接地网接地电阻≤4Ω时，也可直接接当厂区电气接地网，但是在接地连接处20米内不能有强的电流输入点。接地线与现场机柜之间的连接，接地线与公用连接板之间的连接，接地总干线与公用连接板之间的连接，应采用铜质螺栓紧固。

3.1 操作员站、操作盘台的接地方法

操作员站、操作盘台接地的目的是消除操作站主机工作、盘台时产生的感应电压，以维持操作站主机、盘台的正常稳定工作。另外当强电意外的接触到操作员站柜体、操作盘台外壳时，可以将电流迅速导入大地，避免对人员的触电伤害。

给操作员站、操作盘台敷设的接地线，一端从地线的公共连接板来，一端连接到操作员站柜体的螺钉上，如隔板的固定螺钉。如果电源接线板上的接地端没有和操作台柜体相连，那么需要人为增加一根电缆将操作站主机机壳与柜体相连，电缆一端连接到操作台柜体的螺钉上，一端固定在操作站主机机壳的螺钉上即可。

3.2 I/O控制柜接地方法

（1）总体接地原则.机柜的正面底部装有一根接地汇流铜条，是整个机柜的GND铜条，控制站内部的系统地、安全地和屏蔽地都连接到该铜条上。控制柜安装到位后，其任何金属部件应和大地处于浮置状态，包括固定用地脚螺丝，以利于系统的一点接地。（2）柜内接地的连接.①系统地的连接.控制站系统地由机笼接地端子的地端，经导线直接与机柜GND铜条相连而成。系统接地时，连接点一般选择在汇流排最左边。个别系统采用垂直安装汇流排时，连接点一般选择在汇流排最下方[1]。此项工作一般在系统设备出厂时已完成。②保护地的连接.DCS设有专门的接地螺钉，各个现场控制柜的保护地之间可以通过铜导电缆串联在一起，最后接入公共连连接板。③屏蔽地的连接.屏蔽地通过柜内各个分汇流排汇入总汇流排，再通过铜导电缆单独接至公共连连接板。现场信号的屏蔽层要求单端接到屏蔽地汇流排。通讯电缆屏蔽层也要与屏蔽地汇流排连接。

3.3 接地总线

同一个DCS系统中，所有网络节点的系统地必须同地，以满足系统内直流地（系统地）的等电势要求。系统内的系统地、安全地、屏蔽地必须最后汇流到同一个接地点上（即一点接地），而这个接地点的接地电阻应足够小，以保证有效地快速消除干扰。人身安全主要通过设备外壳的良好接地保证。DCS系统中设备外壳（保护地）已接到汇流条上，因此，系统接地时要求就近接地，以减小人体的电位差。

4 结语

接地系统在DCS安装和应用过程中是很重要的一环，很多令人费解的故障现象往往都是系统接地不好引起的。不同DCS厂家对接地系统的要求和接法是不一样的，就是同一家DCS，其接地系统也是在不断的改变之中，针对每个电厂不同行的DCS系统，其接地需求还要根据其系统设计手册具体分析。