DCS系统接地规范

介绍接地目的、分类、设计准则和JX-300X DCS系统设备接地安装规范。

合理准确的接地是保证集散控制系统运行安全可靠,系统网络通信畅通的重要前提。正确的接地既能抑制外来干扰，又能减小设备对外界的干扰影响。而错误的接地反而会引入干扰，严重时甚至会导致集散控制系统无法正常工作。因此接地问题不仅在系统设计时要周密考虑，在工程安装投运时也必须以最合理的方式加以实现。

3.1 接地目的

集散控制系统接地有两个目的: 一是为了安全；二是为了抑制干扰。

3.1.1 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。

3.1.2 抑制干扰

包括两部分，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。

3.2 接地分类

电子设备中“地”通常有两种含义：“大地”和“系统基准地”。

“大地”是指系统的金属外壳、线路等通过接地线或接地板等接地装置与大地相连，这里讨论的接地技术均指接大地。

“系统基准地”是指信号回路的基准电位导体(如控制系统的直流零伏导体等)，简称系统地。这时接地的含义是指单元、装置内部各部分电路的信号返回线与基准电位导体之间的连接，接地的目的是为了给系统各部分提供稳定的基准电位。

DCS系统中有许多需要接地的部分。由于回路性质和接地目的的不同，需要分成若干独立接地子系统，然后连在一起实行总接地。

DCS中接地的种类主要有以下三类：系统地、屏蔽地和保护地。

3.2.1 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。与其他通信装置不同，控制系统都不用大地作为信号返回路径。但系统地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。

1）系统地接地方式

系统地的接地方式通常有三种：

Ø 浮地方式—不接大地，任其悬浮。

为了抑制共模输入电压的影响，低电平信号输入电路往往采用浮地方式。DCS中的I/O子系统都是采用浮置式。浮地方式的有效性取决于实际的悬浮程度。而对于DCS这种规模较大的系统，由于存在较大的对地分布电容，很难实现并保持真正的悬浮。当系统基准电位受干扰时，会通过对地分布电容出现的位移电流影响控制系统正常工作；当控制系统规模增大，输入输出线增多或加长时，都会使对地电容增大，位移干扰电流增加，而给系统引入干扰。因此，DCS主机的系统地不能浮置，而要采用直接接地方式。

Ø 直接接地方式—系统地与大地直接相连。

这种接地方式的优缺点恰与浮地方式相反，当控制系统有很大对地分布电容时，只要合理选择接地位置，便可以抑制分布电容的影响。

Ø 电容接地方式—经电容将系统地与大地相连。

接地电容为高频干扰分量提供对地通路，抑制分布电容的影响，但对低频干扰分量仍是断路。所以类同浮地方式的部分缺点依然存在。

2）系统地一点接地原则

当一套集散控制系统有多个现场控制站或数采站时，整套设备的系统地必须只有一点接大地。因为接地电阻不可能等于0，当有电流从接地极注入大地时，接地极及其附近的大地电位便会升高，引起设备地电位的波动。所以如果有两个或更多的接地点，它们之间总会有地电位差，并导致产生环形地电流。

集散控制系统中众多的电气和电子控制系统同时工作时，地电流分布状况很复杂，必须仔细考虑地电位差的影响。

JX-300X DCS每只机柜最多只有一点接大地，多个机柜由同一套直流电源供电时，必须只有一点接大地，且该点应选择开关电源所在的机柜。同样JX-300X DCS操作站也必须接大地，并且仅有一点接大地。

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