日经验窒逾日 Ｄｏｉ：ｌ０．３９６９４．ｉｓｓｎ．１６７１－１０４１．２０１３．０４．０２４ 置 塞旦 仪表系统接地和供电方案探讨 杨帆 （中国石化荆门分公司仪表车间，荆门４４８００２） 摘要：本文对仪表控制系统的接地和供电电源的方案进行阐述，并结合设计和施工规范要求，介绍一些解决方案，以保证 仪表系统安全可靠运行。 关键词：控制系统；Ｄｅｓ；ＳＩＳ；等电位接地；不间断电源 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标志码：Ｂ Ｓｔｕｄｙ ＯＨ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ＹＡＮＧ Ｆａｎ （Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｊｉｎｇｍｅｎ ＢｒａｎｃｈＪｉｎｇｍｅｎ ４４８００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ａｄｄｔｉｏｎａｌｌｙ，ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｓｏｍｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｓａｆｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ＤＣＳ；ＳＩＳ；ｅｑｕｉｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｇｒＯｕｎｄｉｎｇ：ＵＰＳ ０ 引言 在石油和化工行业，仪表自动化技术应用广泛，特别 的电路是绝缘的，电源也是独立隔离的，所以这种类型的 信号一般不接地，如现场变送器内部的电路板之间。而非 隔离信号一般以直流２４Ｖ电源负极为统一的信号参考点并接 是ＤＣＳ、ＰＬＣ、ＥＳＤ、ＳＩＳ等系统普遍应用于装置的控制、大 型机组的控制和装置的联锁保护系统中。随着大规模集成 电路和电子技术的日趋成熟，上述控制系统的硬件和软件 地，￣ＩＩＤＣＳ、ＰＬＣ的接线端子非隔离信号输入接地，需要消 除外部干扰。屏蔽接地主要是防电磁干扰以及电气的感应 已经非常稳定可靠。目前国内使用的控制系统品牌都能满 足工艺控制或大型机组保护需求。因此，要努力提高仪表 控制系统的可靠性和稳定性，在仪表系统的设计和施工阶 段，组织者认真优化仪表系统的接地和供电方案显得尤为 重要。笔者所从事的工作地点是多雨多雷电的地区，结合 Ｔ作实际，认为在维护工作管理中，重视仪表系统的接地 和供电方案配置，是控制系统安全可靠运行的关键。 电压，因此在进行屏蔽接地措施时，要做到等电位接地和 单点接地原则。本安接地主要是针对安全栅而言，在齐纳 式安全栅电源发生故障时，对危险场所实现保护功能 】。 １．２接地系统接地原则 在《仪表系统接地设计规定》（ＨＧ／Ｔ ２０５３—２０００）标 准中，规定了在新建和改扩建的石油化工装置中，仪表系 统接地要采用等电位连接，与电气装置合用接地装置与大 地连接的原则。 ｌ仪表系统接地 １．１接地的分类 仪表及控制系统的接地主要有两个目的：其一，是为 保护人身安全和电气设备的安全运行；其二，是为仪表信 号的传输和抗干扰。接地大体分为两类：保护接地和工作 接地。 通常仪表的接地系统由接地连接和接地装置两部分组 成。按照中石化设备管理制度分工原则，一般接地连接部 分由仪表专业施工完成，而接地装置则由电气专业施工完 成。根据我厂使用的多个ＰＬＣ系统、ＤＣＳ系统、ＥＳＤ系统品 牌的设计、施工和运用情况看，不同厂家要求用户提供的 接地系统参数指标不一，如：ＦＯＸＢＯＲＯ Ｉ／Ａ系统要求工作 １．１．１保护接地 接地＜４ｎ，Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌｌ ＧＵＳ系统要求工作接地＋逻辑接地的 值＜１Ｑ。目前大多数ＤＣＳＳｎＰＬＣ系统工作接地＜４Ｑ，且单 独设置就满足条件 。仪表及控制系统接地原则如图１、２所 不。 保护接地也称安全接地，是各种用电仪表的金属外壳 及自控设备正常情况不带电的金属部分，非正常易威胁人 身安全和设备的安全运行，对其应作保护接地。包括仪表 盘、ＤＣＳ操作站、供电箱、仪表机柜、各种辅助设备等。 １．１．２工作接地 １．３仪表系统接地的连接方法及注意事项 １．３．１接地的连接方法 仪表控制系统为了抗干扰，确保系统安全、可靠地运 行，都应按要求做工作接地。工作接地一般包括仪表信号 同路接地、屏蔽接地和本安接地。对于仪表信号回路接地 在（ＨＧ／Ｔ ２０５１３—２０００）中规定仪表接地系统的标准颜 色，如：总接地板、接地极，采用绿色识别标志；信号回 路和屏蔽接地的接地连线，采用绿色＋黄色识别标志。 在ＤＣＳ系统、ＳＩＳ控制系统、ＥＳＤ系统等仪表接地中， 包括隔离信号和非隔离信号两种情况，由于隔离信号之间 ７２ ＥＩＣ ＶＯＩ．２０ ２０１ ３ Ｎｏ．４ 器 麦旦 一日经验奎逾日 控制系统正常运行电源是市电，同时在给ＵＰＳ蓄电池充 般采用工作接地并联方法。假如干扰电流为Ｉ，则各机柜 的基准电压为ｕ＝Ｉ （ｒ＋ＲＧ），各柜之间的信号参考点是统 电，一旦市电出现故障或晃点现象，ＵＰＳ通过逆变器向控 一的 。 接地阪 图１仪表及控制系统接地示意图 接地板 图２与电气装置合用接地装置的等电位连接示意图 １．３．２接地的注意事项 仪表系统接地有许多关键点需要把握和控制，否则， 引起仪表系统的信号干扰、系统死机、电气来的感应电压 等故障。故障会对装置的安全运行造成影响，同时给维护 人员查找故障源设置较大困难，在线运行时也很难有效解 决该故障源。 案例１：仪表工作接地的原则是单元点接地，信号回路 中应避免产生接地回路。如果发生现场电缆屏蔽保护层破 损接地，极易将现场复杂的干扰源引入室内的控制系统， 如信号莫名其妙地跳动、跑极限值等。 案例２：从电气来的机泵信号，如果信号电缆不是屏蔽 的或者２２０ＶＡＣ控制信号线与触点信号线混在一起，极易引 起强电干扰，造成烧坏卡件。 ２仪表系统供电方案 ２．１仪表供电范围 仪表及自动化装置的供电，包括常规仪表系统、ＤＣＳ 系统、ＰＬＣ系统、监控计算机等系统、安全联锁系统、仪 表辅助设施的供电等。 ２．２仪表电源类型和供电方式 仪表工作电源按仪表用电负荷的重要性，分为不间断 电源（ＵＰＳ）和普通电源。仪表供电方式有普通电源方式 和ＵＰＳ供电两种，采用二级供电。目前，在石油化工大型 仪表控制系统中，广泛采用ＵＰＳ电源二级供电方式。 ２．３ ＵＰＳ电源供电系统的几种方案 其一，后备式ＵＰＳ，也就是ＵＰＳ电源备用式方法工作。 欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息 制系统放电。该方式是通过ＵＰＳ内部的整流器和逆变器进 行切换工作，切换时间长，对系统瞬间晃点没有保障。早 期的常规仪表都采用此供电方式。 其二，在线式ＵＰＳ。该方式是目前单ＵＰＳ系统中普遍采 用的形式。一般由整流器、蓄电池组、逆变器、静态电子 开关、手动旁路开关等几部分组成。该方案较第一方案有 改进，缩短了市电与ＵＰＳ电池的切换时间，同时在对地隔 离措施上有改进，缺点是不便于ＵＰＳ本身设备的检修和维 护工作。是控制系统电源经常采用的方案。 其三，双ＵＰＳ供电电源或多ＵＰＳ供电电源。为了克服 第一方案中ＵＰＳ与市电切换时间长、ＵＰＳ接地不隔离等的缺 点，改进第二方案中ＵＰＳ设备本身故障带来的电源隐患， 因此目前广泛采用双ＵＰＳ电源或多ＵＰＳ电源方案。根据控制 系统的重要性、电网的稳定性和用户投资成本等冈素的考 虑，决定是选用双ＵＰＳ供电电源还是多ＵＰＳ供电电源方案。 在石化行业的控制系统中建议采用双ＵＰＳ仪表系统供电方 案，目前在中石化系统大型装置的控制中都逐步采用双 ＵＰＳ方案，确保了仪表系统的安全运行。 ２．３．１双ＵＰＳ供电方案注意点 采用双ＵＰＳ供电方案中，有两种双ＵＰＳ连接模式，即主 从串联ＵＰＳ连接和并联ＵＰＳ连接。这两种连接模式各有优缺 点，但是如果从维修和维护管理的风险考虑，一般采用串 联ＵＰＳ连接模式较好。 仪表控制系统的设备用电负荷，应考虑双ＵＰＳ电源负 荷的分配。对一套装置，其ＤＣＳ系统、ＳＩＳ系统、ＰＬＣ系统 等都是控制的核心单元，所有的设备都必须纳入ＮｕＰｓ的 供电负荷范围内。 对于仪表设备２４ＶＤＣ供电装置，为了保障供电的可靠 性，我们目前采用２台２４ＶＤＣ稳定电源，其单台电源的容量 应超过全负荷的１５０％，并在每个电源输出端正极上外加大 功率电源隔离，电源之间加快切模块，如图３所示。 图３双ＵＰＳ供电方案 ２．３．２ ＵＰＳ＋市电方案注意点 有时考虑到装置规模和重要性，或者考虑投资成本， 或考虑到市电的稳定性，ＵＰＳ＋市电的电源方案也广泛采 用。这种供电方案在对ＤＣＳ、ＳＩＳ系统供电时，重点要注 意：机柜２４ＶＤＣ电源要与ＵＰＳ＋市电同步考虑，操作站一部 分选用市电、一部分选用ＵＰＳ供电，这样才能最大限度减 少电源故障风险＿４ 。 （转第３８页） ＥＩＣ Ｖ０ｆ．２０ ２０１ ３ ＮＯ．４ ７３ 日 遮 盛墨臼 户通过扫描二维码对装备信息进行读取和添加。这样，所 有装备使用跟踪管理的参与方都为装备提供了标准化的数 据，如此便建立了有效的信息管理机制同。 ２系统构建 ２．１系统构成 系统主要构成如图１所示。 图１系统构成图 装备管理系统依托网络技术、数据库技术构建。此系 统建立在服务器／客户端系统架构之上。为提高系统的安全 性，用户管理及二维码编制及打印功能在服务器端的管理 级完成。管理计算机端对用户数据库，设备数据库进行管 理维护。用户端通过数据采集器读取二维码，录入装备信 息并反馈到服务器端的数据库中，方便管理级进行汇总和 做出决策 ｌ。 ２．２系统构建 系统功能模块如图２所示。 装备篱理系统 基本没 袈备管理 ３８ ＥｌＣ Ｖ０Ｉ．２０ ２０１ ３ Ｎ０．４ 置 麦 系统数据库采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２０００数据库，编程 语言采用ｄｅｌｐｈｉ７．０。硬件采用了手持式条码采集器，依托 军内局域网，构架装备管理系统。 ３结束语 由自动识别、定时传输、合理抉择、控制等环节综合 集成的计算机网统，通过数字化保障系统收集、传输装备 保障信息，可以准确了解装备资源及部队需求，随时跟踪 输送和接收情况，为装备管理的决策提供可靠依据是装备 管理系统的实质。 装备管理系统是装备保障信息化建设的基础，高效、 快速、准确地完成装备保障管理是信息化作战的重要环 节。我们研究设计的装备管理系统已投入实际应用。该系 统充分利用局域网，使用设备合理，降低了人力成本，杜 绝了人为操作失误，操作简便 ，对提高信息化战争条件下 装备保障水平具有重要意义。口 参考文献 【１］陈磊．ＲＦＩＤ技术在高校固定资产管理中的应用ｕ】ｌ行政事业资产与 财务，２０１２，（２２）：１６１，２０６ 【２］高羽佳Ｑｐ．ｃｏｄｅ技术及其在农产品可追溯物流中的应用研究【Ｄ】． 合肥：合肥工业大学，２００９ ［３】李律松，马传宝，李婷．数据库开发与实例［Ｍ】北京：清华大学出版 社，２００６ 【４】黄燕芬，陈雪娟基于二维条码技术的高校电教设备管理系统Ｕ］安 阳师范学院学报，２０１ １，（２）：２４－２７ ［５］章瑾孙玉昕基于物联网的仓储管理系统设计卟武汉船舶职业技 术学院学报，２０１２，（５）：６卜６３ 作者简介：戴军（１９７５一），女，９１５５ｏ￣ｇ队高级工程师，主要从事无线电计量 和装备管理方面的研究。 收稿日期：２０１３－０６－１８ （接第７４页） ３结束语 仪表系统的接地和供电方案都离不开仪表专业和电 气专业的协调和沟通。由于受到专业投资成本限制，在追 求系统的稳定和安全可靠，就需增加投资成本。同时，强 电在设计施工时，往往忽略对仪表信号的干扰考虑，埋伏 一些隐患。因此，专业之间必要的沟通，是解决问题的关 键，同时设备维护和管理部门，严把设计和施工的关口， 是仪表系统安全长周期运行的基础。口 参考文献 【１】陆志民，张振基，黄步余．石油化工自动控制设计手册（第３版）【Ｍ］．北 京：化学工业出版社，２０００． ［２］叶向东，挥春ＳＨ／Ｔ３０８／－２００３石油化工仪表接地设计规范【Ｍ］．北 京：中国石化出版社，２００４． ［３】陈建平，陈四雄不间断电源（ＵＰＳ）的可靠性设计通信电源技术 Ⅱ］ｌ２００２，（６）：１８—２１ 【４］陈洪全，岳智仪表工程施工手册［ＭＩ．北京：化学工业出版社，２０１１ 作者简介：杨帆（１９６８－），女，大学本科，从事石化行业仪表系统维护及专业 技术管理。 收稿日期：２０１３—０５－ｉ０