Знания||Колебания данных DCS? Стоит посмотреть на заземление DCS!

Thread Content

I. Основные требования к заземлению системы DCS. Заземление системы DCS необходимо для того, чтобы в случае возникновения проблем с сигналами, поступающими в систему DCS, с источниками питания или с самим оборудованием системы, эффективная система заземления могла выдерживать перегрузки и быстро направлять избыточный ток в землю. Система заземления может обеспечить DCS защитным слоем, устраняющим помехи от электронного шума, а также предоставить всей системе управления общую точку отсчета сигналов (то есть нулевой потенциал). Когда возникают проблемы с системой заземления (чрезмерное сопротивление заземления, множественное заземление, обрыв проводов заземления или их контакт с устройствами, работающими под высоким напряжением и с большим током), это может привести к травмам у людей и повреждению оборудования. Известно, что некоторые системы DCS часто «выходят из строя» (или перестают работать по неизвестным причинам), и это в основном связано с неисправностями или проблемами в системе заземления. Поэтому качественная, надежная и правильная заземляющая система является ключом к безопасной, надежной и стабильной работе системы DCS. II. Классификация заземления DCS. В обычных условиях система управления DCS требует двух видов заземления: защитного и рабочего (логического, экранирующего и т. д.). Для систем, оснащенных защитными устройствами против взрывов, таких как те, что используются в химической промышленности, также требуется использование инертной среды. 2.1 Заземление устройства (CG, Cabinet Grounding) – это мера защиты, предназначенная для предотвращения накопления статического заряда на корпусе устройства и тем самым избежания вреда для человека. Все операторские шкафы системы DCS, шкафы станций непосредственного управления, принтеры, щиты с терминалами и т. д. должны быть подключены к защитному заземлению. Защитный контур должен быть подключен к сети заземления электротехнической части завода; сопротивление заземления должно быть менее 4 Ом. 2.2 Логический земляной потенциал, также называемый машинным логическим землей или землей питания основного процессора, представляет собой общий отрицательный потенциал логических уровней внутри компьютера. Кроме того, это источник питания с напряжением +5 В и т. д. Например, отрицательные края 5 и 12 вольт у процессора. Необходимо подключение к общему заземлителю. 2.3 Заземление сигнала (AG, Analog Grounding), также называемое аналоговым заземлением, позволяет устранять помехи, возникающие во время передачи сигналов на месте, тем самым повышая точность сигнала. Защитный слой сигнальных кабелей в системе DCS должен быть заземлен. Защитный слой кабеля должен быть заземлен с одного конца, чтобы предотвратить образование замкнутого контура, вызывающего помехи. Металлическая оболочка изолированного кабеля не должна использоваться в качестве защиты от электромагнитных помех; для этой цели необходимо использовать медную сетку или алюминиевый экран, подключенный к земле. Подключение к общему заземлителю. 2.4 Для систем типа «безопасный ток» необходимо создать отдельную систему заземления; сопротивление заземления должно быть ≤ 4 Ом. Система заземления в данном объекте должна быть независимой; расстояние между нею и электрической сетью заземления на территории завода или сетью заземления других измерительных систем должно составлять не менее 5 м. III. Способы заземления системы DCS 1. Использование электрической сети заземления в качестве сети заземления DCS, то есть совместное заземление с электрической сетью заземления ； 2. Пусть существует отдельная земляная сеть, предназначенная специально для системы DCS ； 3. Создать специальную сеть заземления для DCS; она соединяется с электрической сетью заземления посредством проводов заземления. Поскольку третий способ заземления имеет много общего со вторым, в прошлом в компьютерных и DCS-системах часто использовались специальные сети заземления. Однако у такого способа заземления есть недостатки: он требует большой площади, сопряжен с высокими затратами, потребляется много кабелей и стали для создания сети заземления; к тому же расстояние до производственных помещений довольно велико (поскольку сложно найти подходящее место внутри помещений). Управление, обслуживание, измерения, а также поиск заземляющих электродов и проводов затруднены, причем эффективность такого способа заземления не очень высока. Как показывает практическая эксплуатация, создание специальной сети заземления DCS является как сложным, так и небезопасным. IV. Требования к общему заземляющему электроду (сети) 1. Если сопротивление распределения электрической заземляющей сети на территории завода по отношению к земле составляет ≤4 Ом, то эту сеть можно использовать в качестве общего заземляющего электрода (сети) для системы DCS. 2. Когда сопротивление заземления электрической сети на территории завода велико или структура сети сложная, необходимо создать отдельную систему заземления, а именно общий электрод заземления для системы DCS. 3. У общего заземляющего электрода (сети), не подключенного по принципу безопасности, сопротивление его заземления меньше 4 Ом ； У Бенди значение меньше 1 Ом. Импеданс линии главного заземляющего кабеля меньше 0,1 Ом. В радиусе 15 метров от заземляющего электрода не должно быть точек подключения устройств защиты от молний; в радиусе 8 метров — точек подключения корпусов электрооборудования с мощностью 30 кВт и выше. Когда на месте невозможно соблюсти это условие, защитная система от молний соединяется с главной линией общего заземления с помощью разрядников/суппрессоров ударных волн. Электрод сварки ни в коем случае не должен соединяться с общим заземляющим электродом и его заземляющей сетью; между ними должно быть расстояние не менее 10 метров. V. Принципы заземления в системе DCS
1. Устройства заземления в системе DCS
1.1 Панели управления, принтеры, шкафы с серверами: оснащены шурупами для защитного заземления. 1.2 Шкафы реле, шкафы UPS, распределительные шкафы: оснащены винтами для заземления. 1.3 Шкафы I/O DCS: оснащены экранированными заземляющими шинами и винтами для заземления; системная масса (+24 В) остается в состоянии плавающего заземления. 1.4 Панели приборов, пульт управления: оснащены собирателем для заземления экранирующей системы и винтами для заземления защитных элементов. 1.5 Шкаф безопасности: оснащен разъединителем для заземления экранирующей сети, разъединителем для заземления инертной сети и винтами для заземления защитных элементов. 2. Защита сигналов и их заземление. Согласно соответствующим техническим требованиям, защитный слой кабелей сигналов компьютерных или DCS-систем не должен находиться в свободном состоянии; он обязан быть заземлен. Способ заземления должен соответствовать следующим правилам: 2.1 Если источник сигнала находится в свободном состоянии, защитный слой должен быть заземлен с стороны компьютера ； 2.2 При заземлении источника сигнала защитный слой должен быть заземлен с той же стороны, что и источник сигнала ； 2.3 Когда усилитель находится в состоянии развязки, один конец экранирующего слоя должен быть соединен с экраном, а другой конец — с общей землей (если источник сигнала подключен к земле, то он должен быть подключен к земле сигнала). При отсутствии источника сигнала — подключить к земле на месте) ； 2.4 Когда экранирующие жилы кабеля проходят через коробку подключения, где они разделяются или соединяются, необходимо внутри этой коробки соединить экранирующие слои жил на обоих концах кабеля. VI. Способы снижения сопротивления почвы при заземлении системы DCS 1. Изменение структуры почвы вокруг элементов заземления. В зоне почвы в радиусе 2–3 м от электрода заземления добавляются вещества, нерастворимые в воде, но обладающие высокой способностью поглощать воду, такие как уголь, кокс, шлак или минеральный шлак. Благодаря этому методу сопротивление почвы может снизиться до 1/5–1/10 от первоначального значения. 2. Для снижения сопротивления почвы используют поваренную соль и уголь; их укладывают слоями и утрамбовывают. Уголь и мелкий материал смешиваются в один слой толщиной примерно 10–15 см; затем сверху насыпается 2–3 см поваренной соли. Всего получается 5–8 слоев. После укладки вбивается заземляющий элемент. Этот метод позволяет снизить удельное сопротивление до уровня 1/3–1/5 от первоначального значения. Но со временем поваренная соль утекает вместе с водой, поэтому обычно её необходимо пополнять каждые два года. 3. Используйте химические средства с длительным эффектом снижения сопротивления. С помощью долговременных химических средств для снижения сопротивления почвы его значение можно снизить до 40% от первоначального уровня. VII. Материалы для заземления и требования к ним в системе DCS 1. Требования к материалам для элементов заземления и основных линий заземляющей сети. Материалы для элементов заземления и основных линий заземляющей сети могут выбираться в соответствии с приведенной ниже таблицей. Если сопротивление заземления не соответствует установленным требованиям, можно использовать медный материал. Если токопроводящий элемент и основная линия заземляющей сети устанавливаются в местах с высокой степенью коррозии, необходимо применять меры по защите от коррозии, такие как горячее оцинкование или покрытие оловом, либо увеличить площадь поперечного сечения. 2. Требования к соединениям заземления: для соединения защитного и экранирующего заземления в системе DCS следует использовать изолированные провода или кабели с медным сердечником, которые подключаются к специальной электрической сети заземления на территории завода. Когда расстояние между точками заземления велико, требования к сопротивлению заземления в системе DCS высоки или количество ответвлений от главной линии заземления велико, целесообразно использовать электрические кабели с большим поперечным сечением, указанные в таблице. VIII. Основные меры предосторожности при заземлении на месте эксплуатации 1. У шурупов для заземления контрольной станции на месте эксплуатации из-за изоляции, обеспечиваемой резиновым слоем между корпусом шкафа и основанием, а также из-за изоляции между экранирующими проводами и основанием, необходимо соблюдать определенные правила при проведении процедуры заземления. То есть они подключаются к разъединителям заземления на станции локального управления. Земля питания шкафа I/O и земля питания UPS должны быть подключены к одной и той же земле для обеспечения одинакового потенциала. 2. Пункты управления различным оборудованием, станции инженеров, сетевые коммутаторы, серверы, мониторы системы и т. д. оснащаются корпусами с заземлением или же провод заземления питания подключается непосредственно к электрической сети заземления. 3. 40-й вывод аналогового модуля входа/выхода, соответствующий отрицательному полюсу постоянного тока 24 вольта, подключается к логическому шине; логическая шина, в свою очередь, подключается к экранирующему заземлению, а затем — к главной заземляющей шине. 4. Заземление защиты. Заземление защиты станции управления на месте должно быть подключено от штифтов заземления, расположенных под шкафом, к главному проводу заземления. Заземление защиты станции управления на месте также должно быть подключено от распределительной платы заземления к общей точке соединения. 5. Измерение сопротивления заземления. Сопротивление заземляющей системы необходимо измерять, чтобы убедиться, что оно соответствует требованиям производителя систем управления. IX. Требования стандартов к монтажу заземления: Корпуса электрических приборов, панели управления, шкафы, коробки, кабельные каналы, защитные трубы, кронштейны, основания и прочие металлические элементы, которые в нормальных условиях не находятся под напряжением, но могут получить опасное напряжение в результате нарушения изоляции, должны быть подключены к системе защитного заземления. Для местных приборов, выключателей и т. п., работающих от напряжения не более 36 В, при отсутствии особых требований в проектной документации, защитный заземление может не предусматриваться. Металлические корпуса небольших электроприборов низкого напряжения, таких как кнопки, сигнальные лампы, реле и т. п., установленных на металлических пластинах в зонах, не представляющих опасности взрыва, могут не иметь защитного заземления, если они хорошо контактируют с заземленной металлической пластиной. 3. Система защитного заземления приборов должна быть подключена к сети защитного заземления низковольтного электрооборудования. Соединение должно быть прочным и надежным; заземление не допускается осуществлять последовательно. 4. Значение сопротивления заземления для защитного заземления должно соответствовать требованиям проектной документации. 5 Кабельные каналы и защитные трубы, установленные на зданиях, могут подвергаться повторной заземлению. 6. Приборы и системы управления должны иметь защитный заземление. Защитное заземление включает заземление сигнальных цепей и экранирования, а также заземление цепей, требующих особой безопасности. Способ соединения заземляющей сети и значение ее сопротивления должны соответствовать требованиям проектной документации. 7. Заземление сигнальных цепей приборов и систем управления, а также заземление экранирования должны осуществляться с использованием одного и того же заземляющего устройства. 8 В каждой цепи приборов должен быть только один точка заземления сигнальной цепи, за исключением случаев, когда для разделения постоянного тока в цепях сигналов между двумя точками заземления используется изолатор. Точка заземления цепи сигнала должна находиться с той стороны, где расположены приборы отображения. Когда используются термопары с заземлением и приборы, в которых датчики уже заземлены, дополнительное заземление с той же стороны не требуется. Защитный слой кабелей и проводов приборов должен быть заземлен с той стороны панели управления, где находятся приборы. У защитных слоев кабелей одной цепи должна соблюдаться надежная электрическая связность; они не должны быть разрывными или иметь дополнительные точки заземления. Также не допускается заземление защитного слоя прямо на самом приборе. Защитный слой кабеля приборов на месте установки не должен выступать за пределы защитной оболочки. 11. При необходимости защиты от помех запасные жилы многожильных кабелей должны быть заземлены в одной точке, а запасные жилы экранированных кабелей — вместе с экраном кабеля — с той же стороны. 12. Заземление всех цепей в панелях приборов, шкафах и коробках должно осуществляться с помощью отдельных заземляющих ветвей, которые ведут к заземляющим буссам или терминалам заземления. От заземляющих буссов или терминалов выходят главные заземляющие линии, которые затем соединяются с общей заземляющей линией и заземляющим электродом. Между отдельными фазными проводами, буссами или платами с контактами для заземления в тех местах, где они не соединены, должна существовать изоляция. 13. Для соединения системы заземления следует использовать изолированные провода или кабели с медным сердечником; их фиксация осуществляется с помощью гальванизированных болтов. В панелях управления, шкафах и коробках для заземления должны использоваться медные элементы, а также изолирующие кронштейны для их фиксации. Между главным заземляющим кабелем и заземляющим элементом должна использоваться сварка. 14. Сама схема с функцией элементной безопасности не должна быть подключена к земле, за исключением случаев, когда в проектных документах предусмотрено иное. При использовании диодной защиты её земляной контакт должен быть соединён с общим полюсом источника постоянного тока. 15 Заземление для защиты от статического электричества должно соответствовать требованиям проектной документации; его можно выполнять одновременно с мероприятиями по защите оборудования, трубопроводов и электрооборудования от статического электричества. 16. Для соединений с землей следует использовать изолированные медные провода или кабели с множеством жил, соединяемые с помощью оцинкованных или медных болтов. Токопроводящие шины для подключения к земле также должны быть изготовлены из меди и закреплены с помощью изолированных кронштейнов. 17. Площадь поперечного сечения проводов заземления должна соответствовать требованиям проектной документации и указаниям производителя. Если в проектной документации и у производителя не указано иное, то площадь поперечного сечения проводов, используемых для заземления, должна быть более 2 мм²; площадь поперечного сечения вспомогательных проводов заземления — более 6 мм²; площадь поперечного сечения основных проводов заземления — более 20 мм²; а площадь поперечного сечения главного провода заземления — более 30 мм². 18. Между главным заземляющим проводом и заземляющим элементом должна использоваться сварка. Подземные токопроводящие магистрали могут быть соединены путем сварки с использованием плоской или круглой стали, покрытой гальваническим золотом, имеющей одинаковую полезную площадь поперечного сечения. Соединения могут осуществляться путем наложения. Для плоских стальных профилей длина наложения должна составлять 2 раза их ширину, а для круглых профилей — 6 раз их диаметр. Контакт между элементами должен быть надежным, соединение — прочным. Места сварки необходимо защитить от коррозии. 19. Значение сопротивления заземления должно соответствовать требованиям проектной документации и указаниям производителя. Если в проектной документации или у производителя не указано конкретное значение, то оно должно соответствовать следующим правилам: а) значение сопротивления заземления для систем измерений обычно составляет 4 Ом; максимально допустимое значение — 10 Ом. При наличии устройств автоматического оповещения о низком сопротивлении заземления или устройств автоматического отключения заземления, значение сопротивления заземления может превышать 10 Ом, но должно быть не выше 100 Ом. При наличии системы защиты от молний сопротивление заземления не должно превышать 1 Ом ； б) Заземление экранирования и рабочее заземление должны быть не более 10 Ом ； в) Сопротивление заземления цепей, обеспечивающих энергетическую безопасность, а также сопротивление заземления других измерительных устройств должны соответствовать требованиям технической документации к продукту ； d. Сопротивление заземления систем DCS, PLC, PCS должно быть менее 4 Ом ； е. Расстояние между заземляющими площадками должно быть более 5 м. 20 При монтаже системы заземления необходимо своевременно вести записи о работах, выполняемых в скрытых участках