DCS課程設(shè)計報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計（分散控制系統(tǒng)）報告 ( 2009 - 2010 年度第一學(xué)期)名 稱：分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù) 題 目：分散控制系統(tǒng)接地系統(tǒng)設(shè)計與可靠性分析 院 系： 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計周數(shù)： 1周 成 績： 日期： 年 月 日專心-專注-專業(yè)分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)課程設(shè)計任 務(wù) 書一、課程設(shè)計簡介課程編號: 課程名稱：分散控制系統(tǒng)課程設(shè)計英文名稱：Distributed Control System 課程類型:（必修）學(xué) 時：1周學(xué) 分：1適用對象：自動化二、課程設(shè)計的目的分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)是目前國內(nèi)外工程領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛而有效

2、的計算機(jī)控制技術(shù)，作為自動化類本科學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備和掌握與此相關(guān)的基礎(chǔ)知識、概念和設(shè)計方法。本課程設(shè)計是在分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)課程結(jié)束之后進(jìn)行的一個綜合性實踐環(huán)節(jié)，主要目的是使學(xué)生在課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和設(shè)計方法，針對工程應(yīng)用問題能夠進(jìn)行有關(guān)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等內(nèi)容的綜合分析設(shè)計以及仿真，通過該教學(xué)環(huán)節(jié)使學(xué)生進(jìn)一步加深對分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)的認(rèn)識和理解，同時也給學(xué)生提供了一個實踐和增加感性認(rèn)識的機(jī)會，為今后從事實際工作打下一定的基礎(chǔ)。三、課程設(shè)計的基本要求1、能夠運用所學(xué)分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)的基本理論和設(shè)計方法，根據(jù)工程問題和實際應(yīng)用的要求，進(jìn)行方案的總體設(shè)計

3、和分析。2、能夠運用實驗室提供的設(shè)備，對設(shè)計方案進(jìn)行實施和驗證。3、根據(jù)以上兩項寫出設(shè)計說明書。要求文字整潔、語言通順、制圖規(guī)范、內(nèi)容完整正確。四、設(shè)計題目：分散控制系統(tǒng)接地系統(tǒng)設(shè)計與可靠性分析五、時間進(jìn)度安排1、選擇設(shè)計題目；2、根據(jù)設(shè)計題要求目查閱收集參考資料；3、方案分析研究與設(shè)計（圖紙設(shè)計）、仿真實驗等；4、設(shè)計報告撰寫；5、課程設(shè)計答辯。六、評分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀：按照所選題目完成系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計構(gòu)思新穎，方案合理，組態(tài)經(jīng)過上機(jī)調(diào)試完全達(dá)到設(shè)計要求，設(shè)計報告完整規(guī)范，答辯中回答問題正確。良好： 按照所選題目完成系統(tǒng)設(shè)計，方案設(shè)計合理，組態(tài)上機(jī)調(diào)試達(dá)到設(shè)計要求，設(shè)計報告完整規(guī)范，答辯中回答問題正確

4、。中等：按照所選題目完成系統(tǒng)設(shè)計，方案正確，組態(tài)完整，答辯中回答問題基本正確。及格：基本按照所選題目完成系統(tǒng)設(shè)計，方案基本正確，組態(tài)基本符合題目要求，設(shè)計報告完整，答辯回答問題基本正確。七、推薦參考書1、600MW火力發(fā)電機(jī)組培訓(xùn)教材熱工自動化/華東六省一市電機(jī)工程學(xué)匯編，中國電力出版社 2000。2、分散控制系統(tǒng)，劉延泉 編，華北電力大學(xué)校內(nèi)講義。3、單元機(jī)組自動控制技術(shù)，林文孚 胡燕編著，中國電力出版社 2004。4、集散控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，王常力 廖道文主編，清華大學(xué)出版社 1993。5、計算機(jī)控制技術(shù)，俞光昀等，電子工業(yè)出版社6、微型計算機(jī)控制技術(shù)，潘新民等，郵電出版社7、計算機(jī)控制

5、系統(tǒng)，何克忠等，清華出版社8、先進(jìn)控制技術(shù)及應(yīng)用，王樹青等，化學(xué)工業(yè)出版社9、新型PID控制及其應(yīng)用，陶永華等，機(jī)械出版社 學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：年月日分散控制系統(tǒng)接地系統(tǒng)設(shè)計與可靠性分析前 言    隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展和熱工自動化水平的提高，分散控制系統(tǒng)（DCS）已在國內(nèi)各電廠中得到廣泛應(yīng)用，這對保證電廠安全、經(jīng)濟(jì)和文明運行起到了十分重要的作用，并取得了良好的效果。所謂DCS系統(tǒng)接地就是將電路、單元與充作信號公共參考點的一等位點或等位面實現(xiàn)低阻抗連接。接地系統(tǒng)能否符合規(guī)程要求，主要指標(biāo)是接地電阻大小，DCS系統(tǒng)接地電阻要求小于4。DCS系統(tǒng)接地，一是為了保證當(dāng)

6、進(jìn)入DCS系統(tǒng)的信號、供電電源或DCS系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問題時，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。二是接地系統(tǒng)能夠為DCS 提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個控制系統(tǒng)提供公共信號參考點（即參考零電位）。當(dāng)接地系統(tǒng)發(fā)生問題時(接地電阻過大，多點接地，接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設(shè)備相接觸等)，會造成設(shè)備損壞，甚至人身傷害。據(jù)了解，有些電廠DCS系統(tǒng)經(jīng)?！八罊C(jī)” (或不明原因的“死機(jī)”)和監(jiān)控信號波動，大多是因為接地系統(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、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。合理、可靠的系統(tǒng)接地，是DC

7、S 系統(tǒng)非常重要的內(nèi)容。為了保證DCS 系統(tǒng)的監(jiān)測控制精度和安全、可靠運行，必須對系統(tǒng)接地方式、接地要求、信號屏蔽、接地線截面選擇、接地極設(shè)計、接地箱布置等方面，進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計和統(tǒng)籌考慮。本文根據(jù)DCS系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范要求，對DCS系統(tǒng)接地及可靠性進(jìn)行討論和簡要的介紹。    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、供電電源或DCS系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問題時，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)能夠為DCS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個控制系統(tǒng)提供公共信號參考點

8、（即參考零電位）。當(dāng)接地系統(tǒng)發(fā)生問題時（接地電阻過大，多點接地，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)?！八罊C(jī)” （或不明原因的“死機(jī)”），大多是因為接地系統(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、可靠和良好運行的關(guān)鍵。    1.1 DCS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。  

9、  (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4。    (2) 邏輯地：也叫機(jī)器邏輯地、主機(jī)電源地，是計算機(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。    (3) 屏蔽地（AG，Analog Grounding） 也叫模擬地，它可以把現(xiàn)場信號傳輸時所受到的

10、干擾屏蔽掉，以提高信號精度。DCS系統(tǒng)中信號電纜的屏蔽層應(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。    (4) 本安地 應(yīng)獨立設(shè)置接地系統(tǒng)，接地電阻4。本安地的接地系統(tǒng)應(yīng)保持獨立，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。    1.2 DCS系統(tǒng)接地方式 DCS系統(tǒng)一般接地方式    (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；     (2)

11、 設(shè)DCS系統(tǒng)專用獨立的接地網(wǎng)；    (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)實際運行表明，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

12、，取得了良好的效果。    1.3 對公共接地極（網(wǎng)）的要求    (1) 當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)對地分布電阻4時，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)）。    (2) 當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)接地電阻較大或雜亂時，應(yīng)獨立設(shè)置接地系統(tǒng)，即為DCS系統(tǒng)的公共接地極（網(wǎng)）。    (3) 沒有本安地接入的公共接地極（網(wǎng)）的對地分布電阻小于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。(4) 接地極周圍15米內(nèi)無避雷地的接入點，8米內(nèi)無 30KW 以上的高低壓用

13、電設(shè)備外殼的接入點。當(dāng)現(xiàn)場無法滿足該條件時，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    2.1 DCS系統(tǒng)設(shè)置的接地裝置    (1) 操作臺、打印臺、服務(wù)器柜：設(shè)有保護(hù)地螺釘。    (2) 繼電器柜、UPS柜、配電柜：設(shè)有保護(hù)地螺釘。    (3) DCS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

14、浮。    (4) 儀表柜、手操盤臺：設(shè)有屏蔽地接地匯流排，保護(hù)地螺釘。    (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 信號屏蔽及其接地    (1) 根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)定要求，計算機(jī)或 DCS系統(tǒng)信號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：     a. 當(dāng)信號源浮空時，屏蔽層應(yīng)在計算機(jī)側(cè)接地；    b. 當(dāng)信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號源側(cè)接地；

15、0;   c. 當(dāng)放大器浮空時，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地（當(dāng)信號源接地時，接信號地。當(dāng)信號源浮空時接現(xiàn)場地）。    d. 當(dāng)屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分?jǐn)嗷蚝喜r，應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接。(2) DCS系統(tǒng)信號電纜的選擇與敷設(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，選用阻燃型對絞銅網(wǎng)屏蔽計算機(jī)電纜還是比較恰當(dāng)?shù)摹?#160;   3、DCS系統(tǒng)的接地方法    3.1 集中布置的D

16、CS設(shè)備接地方法圖1 集中布置DCS設(shè)備接地方法示意圖3.2 分散布置的DCS設(shè)備接地方法    分散布置DCS系統(tǒng)設(shè)備之間的連接一般是網(wǎng)絡(luò)（通訊）線，例如：現(xiàn)場控制站分散到現(xiàn)場，而操作員站位于不同的控制室，分散直徑在500米的范圍內(nèi)，各站點間使用多模光纖或5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線等連接。    （1）使用光纖連接的站點：各站點內(nèi)的接地方法同集中布置的DCS設(shè)備。    （2）使用5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線連接的站點：    a. 控制室的各類地線先連接到公共連接板，公共連

17、接板通過接地總干線與公共接地極相連。從公共接地極看過去，整個接地網(wǎng)絡(luò)是一個星型結(jié)構(gòu)。    b. 使用5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線兩頭通過網(wǎng)絡(luò)浪涌保護(hù)設(shè)備（信號避雷器、通流量不小于5KA）與DCS的SWITCH、HUB、REPEAT、或其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連。兩邊的站點有各自的公共接地極，二者不必有金屬連接，各站點的接地方法同集中布置的DCS設(shè)備。5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線必須穿鍍鋅鋼管或金屬橋架敷設(shè)，鋼管或橋架必須可靠接地。當(dāng)雷擊，或者電氣事故造成兩邊地電位差過大時，信號避雷器可以保護(hù)兩邊的設(shè)備。    3.3 DCS設(shè)備接地安裝 

18、;   （1）接地體：為釘入地下的良導(dǎo)體，由接地總干線傳來的電流通過接地體導(dǎo)入大地。接地體與接地總干線之間采用銅焊，焊接后應(yīng)做防腐處理?？捎媒拥鼐W(wǎng)干線把多個接地體連接成網(wǎng)，接地網(wǎng)應(yīng)滿足DCS系統(tǒng)接地電阻的要求。當(dāng)接地網(wǎng)干線與接地體采用搭接焊時，其搭接長度必須為扁鋼寬度的2倍或圓鋼直徑的6倍。圖3為典型的多接地體安裝圖。圖2 典型的單接地體安裝圖3 典型的多接地體安裝    3.4 DCS系統(tǒng)接地降低土壤電阻率的方法    （1）改變接地體周圍的土壤結(jié)構(gòu)。在接地體周圍的土壤23m范圍內(nèi)，摻入不容于水的、有良好吸水性的

19、物質(zhì)，如木炭、焦碳煤渣或礦渣等，該法可使土壤電阻率降低到原來的1/51/10。    （2）用食鹽、木炭降低土壤電阻率用食鹽、木炭分層夯實。木炭和細(xì)摻勻為一層，約1015cm厚，再鋪23cm的食鹽，共58層。鋪好后打入接地體。此法可使電阻率降至原來的1/31/5。但食鹽日久會隨流水流失，一般超過兩年就要補(bǔ)充一次。    （3）用長效化學(xué)降阻劑。用長效化學(xué)降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來的40%。    3.5 DCS系統(tǒng)接地材料及要求    （1）接地體與接地網(wǎng)干線的材料要求    接地體和接地網(wǎng)干線所用鋼材規(guī)格可按下表選用，若接地電阻滿足不了要求時，也可選用銅材。如果接地體和接地網(wǎng)干線安裝在腐蝕性較強(qiáng)的場