分散控制系统课程设计

课程设计(综合实验)报告

（2012 -- 2013 年度第 1 学期）

名称：分散控制系统与现场总线技术

题目：分散控制系统接地系统设计与可靠性分析院系：动力工程系

班级：自动化

学号：

学生姓名：

指导教师：

设计周数： 1

成绩：

日期：2013年1 月17 日

任务书

一、目的与要求

1．通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握；

2．结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力；

3．培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力；

4．要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估；

5．报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。

二、主要内容

1．每个学生依据个人情况选择课程设计题目；

2．分散控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施综述；

3．分散控制系统工程应用方案设计分析；

4．现场总线技术发展应用综述；

5．基于现场总线技术的工程应用方案设计分析；

6．分散控制系统差错、容错控制技术设计分析；

7．工程师站、操作员站功能应用综述；

8．现场控制站工程应用控制方案设计分析；

8．SOE、事故追忆技术分析综述；

9．分散控制系统接地系统设计与可靠性分析；

10．分散控制系统电源安全供电系统配置方案综述。

三、进度计划

四、设计成果要求

1．针对所选题目的国内外应用发展概述；

2．课程设计正文内容，包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等；

3．课程设计总结或结论以及参考文献；

4．要求设计报告规范完整按照《华北电力大学课程设计标准格式》撰写。

五、考核方式

《分散控制系统与现场总线技术》课程设计成绩评定依据如下：

1．课程设计报告；

2．独立工作能力及设计过程的表现；

3．答辩时回答问题情况。

成绩综合评定分为优、良、中、及格、不及格五个等级。

学生姓名：

指导教师：

2013年1 月17 日

一、分散控制系统接地系统设计与分析

摘要：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良引起的，各种干扰影响着DCS准确可靠测量。对常见的信号干扰类型进行了分析，并对DCS系统接地的分类及接地方式进行了说明。同时对电厂常见的由于DCS接地引起的信号跳变现象进行了分析，并提出了解决方案。

随着电站热控自动化水平的提高，分散控制系统（DCS）已广泛应用于电厂自动化控制。DCS合理、可靠的系统接地是DCS系统正常工作的重要保证。DCS接地可有效防止系统干扰，而DCS接地系统的可靠性，又在很大程度上决定了该系统抗干扰能力的强弱。本文就DCS 系统常见的干扰类型、接地方式及要求进行了分析，并阐述了DCS系统抗干扰措施。

1干扰的原因及分类

干扰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、严重的干扰会造成设备损坏。常见的干扰有以下几种：

1.1 电阻耦合引入的干扰

当几种信号线在一起传输时，由于绝缘材料老化，漏电而影响到其他信号，即在其他信号中引入干扰。在一些用电能作为执行手段的控制系统中（如加热器等）信号传感器漏电，接触到带电体，也会引入很大的干扰。在一些执行机构中，现场端采用220V供电，由于设备烧坏而造成电源与信号线间短路，也会造成较大的干扰。由于接地不合理，例如在信号线的两端接地，会因为地电位差而产生较大的干扰。信号线的两端同时接地，这样，如果两点的距离较远，则可能会有较大的电位差，这个电位差可能会在两端之间的信号线上产生一个很大的环流。

1.2 电容电感耦合引入的干扰

在控制系统中，往往很多信号同时接入DCS，这些信号线或者走电缆槽，或者走电缆管，造成现场很多根信号在一起走线。这些信号之间均有分布电容存在，会通过这些分布电容将干扰加到别的信号线上。同时，在交变信号线的周围会产生交变的磁通，而这些交变磁通会在并行的导体之间产生电动势，这也会造成线路上的干扰。

1.3 DCS供电线路上引入的干扰

电厂大型电气设备启动频繁，大的开关装置动作也较频繁，这些电动机的启动、开关的闭合产生的火花会在其周围产生很大的交变磁场．这些交变磁场既可以通过在信号线上耦合产生干扰，也可能通过电源线上产生高频干扰，这些干扰如果超过容许范围，也会影响DCS系统的工作。

1.4 雷击引入的干扰

雷击可能在系统周围产生很大的电磁干扰，也可能通过各种接地线引入干扰。系统受雷击干扰有两种方式：架空电源线，信号线可能会遭受雷击，另一种是信号电缆附近受到雷击，通过分布电容和电感耦合到信号线，在信号线上产生一个很大的脉冲干扰，有时甚至会烧坏设备，影响人员安全。针对不同的干扰原因，可以采用两种措施防雷击：①对于耦合干扰，可用金属电缆管或槽铺设信号线，电缆管或金属槽有很好的接地；②对于架空信号线，则必须在计算机输入端子处采取防雷措施，如装避雷器，加压敏电阻、较强的滤波电路等来抑制其干扰。

2干扰抑制消除的方法

以上列举分析了产生干扰的几种原因，这些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，工程实践中总结出了很多干扰抑制的方法，方法如下：

2.1隔离方法

（1）保证信号线绝缘。使所有的信号线很好地绝缘，确保不漏电。这样，可有效防止由于接触引入的干扰。