隨著DCS,、PLC的廣泛應(yīng)用,，儀表系統(tǒng)的接地已經(jīng)成為儀表工程設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分,。儀表及控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定的運(yùn)行,，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵,。特別是采用分散控制系統(tǒng)，若不考慮和處理好現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾和兼容問(wèn)題,，一方面要求生產(chǎn)制造單位提高系統(tǒng)抗干擾能力,；另一方面，要求工程設(shè)計(jì),、安裝施工和使用維護(hù)單位引起高度重視,。

1）保護(hù)接地：保護(hù)設(shè)備和人身安全,。
2）工作接地：保證儀表精確,、可靠地正常工作。
（1）信號(hào)回路接地,；分兩種類型：一是儀表,、PLC、DCS,、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等電子設(shè)備本身結(jié)構(gòu)造成的事實(shí)上的接地,；一是為抑制干擾而設(shè)置接地。
（2）屏蔽接地：抑制電容性耦合干擾,，降低電磁干擾的部件的一種有效措施,。

在儀表系統(tǒng)中要做屏蔽的接地的有：
 a、導(dǎo)線的屏蔽層,、排擾線,；
 b、儀表上的屏蔽接地端子,；
 c ,、未作保護(hù)接地而起屏蔽作用的金屬導(dǎo)線管、金屬匯線槽及金屬儀表外殼,。
（3）本安儀表系統(tǒng)接地,。這種接地除了具有抑制干擾的作用外，還有使儀表具有本安性質(zhì)的措施之一,。
本安儀表系統(tǒng)的本安性能是借助于安全柵的隔離和能量限制作用，以保證進(jìn)入危險(xiǎn)的能量限制在安全定額以下,，從而達(dá)到安全火花型的防爆性能,。

控制室內(nèi)的儀表接地系統(tǒng)由接地線、接地匯流排,、公用連接板,、接地體等幾部分組成,。

接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守的原則、接地體的設(shè)置以及接地線等有關(guān)問(wèn)題介紹如下：

 1,、工作接地的原則——單點(diǎn)接地

由于地電位差的存在,，如果出現(xiàn)一個(gè)以上的接地點(diǎn)就會(huì)形成回路，使儀表引入干擾,，所以同一信號(hào)回路,、同一屏蔽層或排擾線只能有根據(jù)一個(gè)接地點(diǎn)，不能有一個(gè)以上的接地點(diǎn),，除了既定接地以外,，其他部位應(yīng)與一切金屬構(gòu)件絕緣。

信號(hào)回路的接地位置根據(jù)儀表類型決定,。有些信號(hào)回路,，信號(hào)源和接收儀表的公共線都要接地，必須把兩個(gè)接地點(diǎn)作電氣隔離,。儀表線路中常用隔離變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn),。
 

2、接地體的設(shè)置

儀表接地系統(tǒng)的保護(hù)接地一般情況下宜和電力系統(tǒng)的接地體共用,，不必單獨(dú)設(shè)置接地體,。

儀表系統(tǒng)工作接地體的設(shè)置有三種處理方式：

• 單獨(dú)設(shè)置的儀表系統(tǒng)接地體

• 廠區(qū)電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)

• 電氣系統(tǒng)在不同裝置或不同界區(qū)分設(shè)的接地分配器。
  

采取何種方式,，應(yīng)根據(jù)具體情況決定,。

下面幾種情況推薦單獨(dú)設(shè)置接地體：

• 需要單獨(dú)設(shè)置的本質(zhì)安全儀表系統(tǒng)；

• 需要單獨(dú)設(shè)置的DCS或計(jì)算機(jī)系統(tǒng),；

• 電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)接地電阻不能滿足儀表系統(tǒng)接地要求時(shí),；

• 土壤電阻率高，接地電阻不能達(dá)到設(shè)計(jì)值的場(chǎng)所,，例如砂地,、巖石或干燥地區(qū)；

• 周圍環(huán)境存在嚴(yán)重的電磁干擾,；

• 所選用的儀表對(duì)躁聲相當(dāng)敏感,，抗干擾要求高，如電磁流量計(jì)等,；

• 控制室與電力系統(tǒng)接地體距離較遠(yuǎn),，若共用接地體，會(huì)使接地線過(guò)長(zhǎng),，給施工維護(hù)帶來(lái)不便,；

• 單獨(dú)設(shè)置接地體較為經(jīng)濟(jì)合理時(shí)。

從抑制干擾的觀點(diǎn)，防止電力系統(tǒng)對(duì)儀表的干擾,，把兩個(gè)系統(tǒng)的接地完全分開(kāi),，各自設(shè)置接地體，對(duì)儀表的防干擾是有利的,。但從工程觀點(diǎn)看,，單獨(dú)設(shè)置接地體比共用接地體投資大，費(fèi)鋼材,，占地面積大,，安裝維護(hù)麻煩。一般,，除上述特殊情況外,，儀表接地系統(tǒng)可以和電力系統(tǒng)共用接地體而不必單獨(dú)設(shè)置。

實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,，電氣專業(yè)往往把全廠的地下管道,、地下結(jié)構(gòu)、接地體連接成一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng),，其接地電阻值可達(dá)到很小的一個(gè)值,，這對(duì)抑制干擾是很有利的。在這種情況下要把儀表接地系統(tǒng)和電力接地系統(tǒng)完全分開(kāi),，對(duì)于安裝和維護(hù)是件很麻煩的事,，采取共用接地體比較方便。

儀表系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置接地體,，也應(yīng)該把儀表系統(tǒng)的接地體和電力系統(tǒng)的接地體連接起來(lái),，以達(dá)到電位平衡的目的。

 3,、接地電阻

接地體或自然接地體的對(duì)地電阻和接地線電阻的總和稱為接地電阻,。

儀表系統(tǒng)的保護(hù)接地電阻，一般為4Ω,，最高不宜超過(guò)10Ω,。當(dāng)設(shè)置有高靈敏度接地自動(dòng)報(bào)警裝置時(shí)，如漏電開(kāi)關(guān),，接地電阻值可大于10Ω,。

PLC主要用于開(kāi)關(guān)量的檢測(cè)控制，它的輸入,、輸出模塊大多具有光電隔離功能,，因而接地要求相對(duì)比較低。用于模擬量檢測(cè)控制的DCS系統(tǒng),，接地要求相對(duì)比較高,。

當(dāng)信號(hào)回路多點(diǎn)接地時(shí)，由于地點(diǎn)位的不同,，會(huì)在信號(hào)傳輸中引起誤差,。但也有一些信號(hào)回路不接地的浮動(dòng)工作地系統(tǒng)。

 4,、接地線的選擇和連接

儀表系統(tǒng)的接地連線應(yīng)使用多股銅芯絕緣電線或電纜,，不允許再用裸導(dǎo)線或鋼材，這對(duì)保證接地系統(tǒng)的質(zhì)量,，提高接地連線的連續(xù)性和可靠性有較大的好處,。

儀表系統(tǒng)的接地連線，除可引向單獨(dú)設(shè)置的儀表系統(tǒng)接地體,、廠區(qū)電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)以外,，還可以引向電氣系統(tǒng)在不同裝置或不同界區(qū)分設(shè)的接地分配器。

（1）保護(hù)接地的接地線   

接地支線,、接地分干線和接地總干線的截面數(shù)值選擇,。

（2）工作接地的接地線

儀表盤、儀表柜,、控制柜上需要接地的儀表,，應(yīng)連接到接地端子或接地匯流排。接地匯流排宜采用25mm×6mm的銅條,，應(yīng)設(shè)置絕緣支撐,。

儀表盤、儀表柜,、控制柜內(nèi)的接地端子或匯流排,，經(jīng)各自的接地分干線至接地連接板，再由接地總干線與接地體連接,。各匯流排,、分干線應(yīng)彼此絕緣。接地連接板應(yīng)采用銅板制作,，且采用絕緣支架固定,。接地支線的連接、接地分干線的連接,、接地總干線與接地連接板的連接,，應(yīng)設(shè)置銅制接線片，并采用銅制緊固件固定,。各類接地連線中嚴(yán)禁接入開(kāi)關(guān)或熔斷器,。

當(dāng)儀表盤內(nèi)同時(shí)有保護(hù)接地和工作接地時(shí)，應(yīng)分別設(shè)置供這兩類接地的專用匯流排或端子板,。各臺(tái)儀表的保護(hù)接地,、工作接地分別接至相應(yīng)的接地匯流排或端子板。盤內(nèi)的這兩類接地匯流排或端子板經(jīng)各自的分干線引至各自的公用接地板或接地總干線。這兩類接地匯流排,、分干線,、總干線應(yīng)彼此絕緣。

當(dāng)儀表系統(tǒng)和電力系統(tǒng)共用接地體時(shí),，兩個(gè)系統(tǒng)的接地匯流排分干線,、總干線應(yīng)彼此絕緣。它們只能在接地體處或公用連接板處作相互連接,，絕對(duì)不能在這點(diǎn)之前相連接,，否則會(huì)引入干擾。接地線用色澤標(biāo)記,。在一根接地線上嚴(yán)禁串接多個(gè)需要接地的儀表或裝置,，因?yàn)檫@種做法不安全，一個(gè)接頭的中斷會(huì)引起多臺(tái)儀表脫開(kāi)接地點(diǎn),。

接地線的連接必須牢靠,。接地支線與儀表和接地匯流排的連接為螺栓連接；接地分干線與接地匯流排和公用連接板的連接用焊接或螺栓連接,；接地分干線,、接地總干線與接地體的連接為焊接。螺栓連接時(shí)應(yīng)裝配防松零件,。

DCS合理,、可靠的系統(tǒng)接地，是DCS系統(tǒng)非常重要的內(nèi)容,。為了保證DCS系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制精度和安全,、可靠運(yùn)行，必須對(duì)系統(tǒng)接地方式,、接地要求,、信號(hào)屏蔽、接地線截面選擇,、接地極布置等方面,，進(jìn)行認(rèn)真統(tǒng)籌考慮。

DCS系統(tǒng)接地是為了保證當(dāng)進(jìn)入DCS系統(tǒng)的信號(hào),、供電電源或DCS系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),，有效的接地系統(tǒng)能承受過(guò)載電流并可以迅速將過(guò)載電流導(dǎo)入大地。接地系統(tǒng)能夠?yàn)镈CS提供屏蔽層,，消除電子噪聲干擾,，并為整個(gè)控制系統(tǒng)提供公共信號(hào)參考點(diǎn)（即參考零電位）。當(dāng)接地系統(tǒng)發(fā)生問(wèn)題時(shí)(接地電阻過(guò)大,，多點(diǎn)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(huì)造成人員的觸電傷害及設(shè)備的損壞,，據(jù)了解,，有些DCS系統(tǒng)經(jīng)常“死機(jī)” (或不明原因的“死機(jī)”),，大多是因?yàn)榻拥叵到y(tǒng)不良或存在問(wèn)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(yùn)行的關(guān)鍵。

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(duì)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,。

• 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(chǎng)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4Ω,。

• 邏輯地：也叫機(jī)器邏輯地、主機(jī)電源地,，是計(jì)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。

• 屏蔽地：（AG,，Analog Grounding） 也叫模擬地,，它可以把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)傳輸時(shí)所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號(hào)精度,。DCS系統(tǒng)中信號(hào)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。
  

• 本安地：應(yīng)獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng),，接地電阻≤4Ω,。本安地的接地系統(tǒng)應(yīng)保持獨(dú)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,。

• 當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)對(duì)地分布電阻≤4Ω時(shí),，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)）。

• 當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)接地電阻較大或雜亂時(shí),，應(yīng)獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng),，即為DCS系統(tǒng)的公共接地極（網(wǎng)）。

• 沒(méi)有本安地接入的公共接地極（網(wǎng)）的對(duì)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。

• 接地極周圍15米內(nèi)無(wú)避雷地的接入點(diǎn),，8米內(nèi)無(wú) 30KW 以上的高低壓用電設(shè)備外殼的接入點(diǎn),。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法滿足該條件時(shí)，防雷保護(hù)地通過(guò)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。

• DCS系統(tǒng)設(shè)置的接地裝置

1. 操作臺(tái),、打印臺(tái),、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)懸浮。

4. 儀表柜,、手操盤臺(tái)：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。

• 信號(hào)屏蔽及其接地

根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)定要求,，計(jì)算機(jī)或 DCS系統(tǒng)信號(hào)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：

1. 當(dāng)信號(hào)源浮空時(shí)，屏蔽層應(yīng)在計(jì)算機(jī)側(cè)接地,；

2. 當(dāng)信號(hào)源接地時(shí),，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地；

3. 當(dāng)放大器浮空時(shí),，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連,，另一端宜接共模地(當(dāng)信號(hào)源接地時(shí)，接信號(hào)地,。當(dāng)信號(hào)源浮空時(shí)接現(xiàn)場(chǎng)地),。

4. 當(dāng)屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分?jǐn)嗷蚝喜r(shí)，應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接,。

• 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；

• 設(shè)DCS系統(tǒng)專用獨(dú)立的接地網(wǎng),；

• 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(guò)去,，計(jì)算機(jī)或DCS系統(tǒng)曾經(jīng)較多的采用過(guò)專用的接地網(wǎng),。但這種接地方式存在的缺點(diǎn)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?jī)?nèi)找到合適的位置)，管理,、維護(hù),、測(cè)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(shí)際運(yùn)行表明,，設(shè)置專用的DCS接地網(wǎng)是既困難又不安全的。

  ①系統(tǒng)接地必須良好,，對(duì)于PLC控制系統(tǒng),，接地電阻應(yīng)小于4Q。
  ②接地線必須有足夠大的線徑,，獨(dú)立安裝的PLC基本單元,，應(yīng)使用截面積在2.5nim2以上的黃／綠線與系統(tǒng)保護(hù)接地線(PE)連接。
  ③模塊化結(jié)構(gòu)的PLC,，各模塊與機(jī)架間一般可以通過(guò)模塊本身的接地連接端,，使得各模塊與嘰架間保持良好的接地,，但機(jī)架與系統(tǒng)保護(hù)地之間應(yīng)保證接地良好，應(yīng)使用截面積在2.5mm2以上的黃／綠線與系統(tǒng)保護(hù)接地線(PE)連接,。

  ④系統(tǒng)中的其他控制裝置（如驅(qū)動(dòng)器,、變頻器等）的接地必須同樣符合規(guī)范，并獨(dú)立接地,。
  ⑤系統(tǒng)中的各類屏蔽電纜的屏蔽層,、金屬軟管、走線槽（管）,、分線盒等均必須保證接地良好,。

在PLC系統(tǒng)中，主要有以下幾種與接地有關(guān)的常用“地”,，需要根據(jù)不同的情況進(jìn)行分別處理,。

（1）數(shù)字信號(hào)地

數(shù)字信號(hào)地是指系統(tǒng)中各種開(kāi)關(guān)量（數(shù)字量）的OV端，如接近開(kāi)關(guān)的OV線,、PLC輸入的公共OV,、晶體管輸出的公共OV等。

數(shù)字信號(hào)地在PLC控制系統(tǒng)中,，原則上只需要按照PLC規(guī)定的輸入／輸出連接方式進(jìn)行連接即可,，無(wú)須另外考慮專門的地線，也不需要與PE線進(jìn)行連接,。

（2）模擬信號(hào)地

模擬信號(hào)地是指系統(tǒng)中各類模擬量的OV端,，如用于驅(qū)動(dòng)器（變頻器）的速度給定電壓輸出、測(cè)速反饋輸入,、傳感器輸入等,。

模擬信號(hào)通常采用差動(dòng)輸出／輸入，各信號(hào)間的OV各自獨(dú)立,，因此,，模擬信號(hào)地一般不允許進(jìn)行相互間的連接，也不允許與系統(tǒng)的PE線進(jìn)行連接,。

用于模擬量輸入／輸出的連接線,，原則上應(yīng)使用帶有屏蔽的“雙絞”電纜，屏蔽電纜的屏蔽層必須根據(jù)不同的要求與系統(tǒng)的PE線連接,。

（3）保護(hù)地

保護(hù)地是指系統(tǒng)中各控制裝置,、用電設(shè)備的外殼接地，如電動(dòng)機(jī),、驅(qū)動(dòng)器的保護(hù)接地等,。這些保護(hù)地必須直接與電柜內(nèi)的接地母線（PE母線）連接，不允許控制裝置,、用電設(shè)備的PE線進(jìn)行“互連”,。

（4）直流電源地

系統(tǒng)直流電源地是指除PLC內(nèi)部電源以外的外部直流電源的OV端（PLC內(nèi)部直流電源的OV端,，一般與PLC的數(shù)字信號(hào)地共用）?？梢苑忠韵聨追N情況進(jìn)行處理：
①當(dāng)PLC輸入／輸出直流電源分離時(shí),，用于PLC輸入的直流電源的OV，必須按本章7.3節(jié)“I/O接口設(shè)計(jì)”部分的要求,，與PLC的OV公共線進(jìn)行連接,。用于PLC輸出的直流電源，根據(jù)需要,，可以不與PLC的OV公共端連接或與PLC的OV公共端連接,。
②當(dāng)PLC輸入／輸出直流電源共用時(shí)，直流電源的OV必須與PLC的OV公共線連接,。用于PLC輸入／輸出的直流電源OV與系統(tǒng)接地(PE)線之間,，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要，可以連接也可以不連接,。
 ③單獨(dú)用于PLC系統(tǒng)執(zhí)行元件的直流電源OV,，原則上不與PLC的OV連接，但一般需要與系統(tǒng)的接地(PE)線進(jìn)行連接,。

（5）交流電源地

交流電源地是指系統(tǒng)中使用的交流電源的OV端（或N線）,，如220V控制回路的OV端、交流照明電路,、交流指示燈的OV端等。

在交流控制回路使用隔離變壓器時(shí),，出于“電擊防護(hù)”等方面的考慮,，為了讓變壓器起到“隔離”作用，原則上不應(yīng)將交流電源的OV端與系統(tǒng)接地(PE)線相連,。

從抗干擾的角度考慮,，控制系統(tǒng)的PE線原則上也不應(yīng)與電網(wǎng)的N線相連。但在某些進(jìn)口機(jī)床上,，也有使用特殊的“短接端”,，將交流電源的OV端、N線,、接地(PE)線進(jìn)行相互連接的情況,。

PLC控制系統(tǒng)通常屬于1MHz以下的低頻電路的范疇，因此,，一般應(yīng)采用“單點(diǎn)接地”的接地方式,。

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