接地接不好，DCS、PLC控制系統常被干擾！

更新時(shí)間：2020-09-01 12:13:03　點(diǎn)擊數：24296

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

1.DCS、PLC控制系統接地的重要性

1）保護接地：保護設備和人身安全。
2）工作接地：保證儀表精確、可靠地正常工作。
（1）信號回路接地；分兩種類(lèi)型：一是儀表、PLC、DCS、計算機系統等電子設備本身結構造成的事實(shí)上的接地；一是為抑制干擾而設置接地。
（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。

在儀表系統中要做屏蔽的接地的有：
 a、導線(xiàn)的屏蔽層、排擾線(xiàn)；
 b、儀表上的屏蔽接地端子；
 c 、未作保護接地而起屏蔽作用的金屬導線(xiàn)管、金屬匯線(xiàn)槽及金屬儀表外殼。
（3）本安儀表系統接地。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)入危險的能量限制在安全定額以下，從而達到安全火花型的防爆性能。
2.控制系統接地設計

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

接地系統設計中應遵守的原則、接地體的設置以及接地線(xiàn)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，所以同一信號回路、同一屏蔽層或排擾線(xiàn)只能有根據一個(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，其他部位應與一切金屬構件絕緣。

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

2、接地體的設置

儀表接地系統的保護接地一般情況下宜和電力系統的接地體共用，不必單獨設置接地體。

儀表系統工作接地體的設置有三種處理方式：

• 單獨設置的儀表系統接地體

• 廠(chǎng)區電氣系統接地網(wǎng)

• 電氣系統在不同裝置或不同界區分設的接地分配器。
  

采取何種方式，應根據具體情況決定。

下面幾種情況推薦單獨設置接地體：

• 需要單獨設置的本質(zhì)安全儀表系統；

• 需要單獨設置的DCS或計算機系統；

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

• 土壤電阻率高，接地電阻不能達到設計值的場(chǎng)所，例如砂地、巖石或干燥地區；

• 周?chē)h(huán)境存在嚴重的電磁干擾；

• 所選用的儀表對躁聲相當敏感，抗干擾要求高，如電磁流量計等；

• 控制室與電力系統接地體距離較遠，若共用接地體，會(huì )使接地線(xiàn)過(guò)長(cháng)，給施工維護帶來(lái)不便；

• 單獨設置接地體較為經(jīng)濟合理時(shí)。

從抑制干擾的觀(guān)點(diǎn)，防止電力系統對儀表的干擾，把兩個(gè)系統的接地完全分開(kāi)，各自設置接地體，對儀表的防干擾是有利的。但從工程觀(guān)點(diǎn)看，單獨設置接地體比共用接地體投資大，費鋼材，占地面積大，安裝維護麻煩。一般，除上述特殊情況外，儀表接地系統可以和電力系統共用接地體而不必單獨設置。

實(shí)際工程設計中，電氣專(zhuān)業(yè)往往把全廠(chǎng)的地下管道、地下結構、接地體連接成一個(gè)統一的接地網(wǎng)，其接地電阻值可達到很小的一個(gè)值，這對抑制干擾是很有利的。在這種情況下要把儀表接地系統和電力接地系統完全分開(kāi)，對于安裝和維護是件很麻煩的事，采取共用接地體比較方便。

儀表系統單獨設置接地體，也應該把儀表系統的接地體和電力系統的接地體連接起來(lái)，以達到電位平衡的目的。

 3、接地電阻

接地體或自然接地體的對地電阻和接地線(xiàn)電阻的總和稱(chēng)為接地電阻。

儀表系統的保護接地電阻，一般為4Ω，最高不宜超過(guò)10Ω。當設置有高靈敏度接地自動(dòng)報警裝置時(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，因而接地要求相對比較低。用于模擬量檢測控制的DCS系統，接地要求相對比較高。

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

 4、接地線(xiàn)的選擇和連接

儀表系統的接地連線(xiàn)應使用多股銅芯絕緣電線(xiàn)或電纜，不允許再用裸導線(xiàn)或鋼材，這對保證接地系統的質(zhì)量，提高接地連線(xiàn)的連續性和可靠性有較大的好處。

儀表系統的接地連線(xiàn)，除可引向單獨設置的儀表系統接地體、廠(chǎng)區電氣系統接地網(wǎng)以外，還可以引向電氣系統在不同裝置或不同界區分設的接地分配器。

（1）保護接地的接地線(xiàn)   

接地支線(xiàn)、接地分干線(xiàn)和接地總干線(xiàn)的截面數值選擇。

（2）工作接地的接地線(xiàn)

儀表盤(pán)、儀表柜、控制柜上需要接地的儀表，應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，應設置絕緣支撐。

儀表盤(pán)、儀表柜、控制柜內的接地端子或匯流排，經(jīng)各自的接地分干線(xiàn)至接地連接板，再由接地總干線(xiàn)與接地體連接。各匯流排、分干線(xiàn)應彼此絕緣。接地連接板應采用銅板制作，且采用絕緣支架固定。接地支線(xiàn)的連接、接地分干線(xiàn)的連接、接地總干線(xiàn)與接地連接板的連接，應設置銅制接線(xiàn)片，并采用銅制緊固件固定。各類(lèi)接地連線(xiàn)中嚴禁接入開(kāi)關(guān)或熔斷器。

當儀表盤(pán)內同時(shí)有保護接地和工作接地時(shí)，應分別設置供這兩類(lèi)接地的專(zhuān)用匯流排或端子板。各臺儀表的保護接地、工作接地分別接至相應的接地匯流排或端子板。盤(pán)內的這兩類(lèi)接地匯流排或端子板經(jīng)各自的分干線(xiàn)引至各自的公用接地板或接地總干線(xiàn)。這兩類(lèi)接地匯流排、分干線(xiàn)、總干線(xiàn)應彼此絕緣。

當儀表系統和電力系統共用接地體時(shí)，兩個(gè)系統的接地匯流排分干線(xiàn)、總干線(xiàn)應彼此絕緣。它們只能在接地體處或公用連接板處作相互連接，絕對不能在這點(diǎn)之前相連接，否則會(huì )引入干擾。接地線(xiàn)用色澤標記。在一根接地線(xiàn)上嚴禁串接多個(gè)需要接地的儀表或裝置，因為這種做法不安全，一個(gè)接頭的中斷會(huì )引起多臺儀表脫開(kāi)接地點(diǎn)。

接地線(xiàn)的連接必須牢靠。接地支線(xiàn)與儀表和接地匯流排的連接為螺栓連接；接地分干線(xiàn)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(xiàn)、接地總干線(xiàn)與接地體的連接為焊接。螺栓連接時(shí)應裝配防松零件。

DCS控制系統接地

DCS合理、可靠的系統接地，是DCS系統非常重要的內容。為了保證DCS系統的監測控制精度和安全、可靠運行，必須對系統接地方式、接地要求、信號屏蔽、接地線(xiàn)截面選擇、接地極布置等方面，進(jìn)行認真統籌考慮。 

 DCS接地基本要求

DCS系統接地是為了保證當進(jìn)入DCS系統的信號、供電電源或DCS系統設備本身出現問(wèn)題時(shí)，有效的接地系統能承受過(guò)載電流并可以迅速將過(guò)載電流導入大地。接地系統能夠為DCS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個(gè)控制系統提供公共信號參考點(diǎn)（即參考零電位）。當接地系統發(fā)生問(wèn)題時(shí)(接地電阻過(guò)大，多點(diǎn)接地，接地線(xiàn)斷線(xiàn)或接地線(xiàn)與高電壓、大電流設備相接觸等)，會(huì )造成人員的觸電傷害及設備的損壞，據了解，有些DCS系統經(jīng)常“死機” (或不明原因的“死機”)，大多是因為接地系統不良或存在問(wèn)題所引起的。因此，完善、可靠、正確的接地，是DCS系統能夠安全、可靠和良好運行的關(guān)鍵。

DCS接地分類(lèi)

在一般情況下，DCS控制系統需要兩種接地：保護地和工作地（邏輯地、屏蔽地等）。對于裝有安全柵防爆措施的系統如化工行業(yè)所用的系統，還要求有本安地。

• 保護地：（CG，Cabinet Grounding） 是為了防止設備外殼的靜電荷積累、避免造成人身傷害而采取的保護措施。DCS系統所有的操作員機柜、現場(chǎng)控制站機柜、打印機、端子柜等均應接保護地。保護地應接至廠(chǎng)區電氣專(zhuān)業(yè)接地網(wǎng)，接地電阻小于4Ω。

• 邏輯地：也叫機器邏輯地、主機電源地，是計算機內部的邏輯電平負端公共地，也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負5伏、正負12伏的負端。需要接入公共接地極。

• 屏蔽地：（AG，Analog Grounding） 也叫模擬地，它可以把現場(chǎng)信號傳輸時(shí)所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號精度。DCS系統中信號電纜的屏蔽層應做屏蔽接地。線(xiàn)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作為屏蔽保護接地，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：應獨立設置接地系統，接地電阻≤4Ω。本安地的接地系統應保持獨立，與廠(chǎng)區電氣地網(wǎng)或其它儀表系統接地網(wǎng)的距離應在5m以上。

• 當廠(chǎng)區電氣接地網(wǎng)對地分布電阻≤4Ω時(shí)，可將廠(chǎng)區電氣接地網(wǎng)當著(zhù)DCS系統的公共接地極（網(wǎng)）。

• 當廠(chǎng)區電氣接地網(wǎng)接地電阻較大或雜亂時(shí)，應獨立設置接地系統，即為DCS系統的公共接地極（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(xiàn)的線(xiàn)路阻抗小于0.1歐姆。

• 接地極周?chē)?5米內無(wú)避雷地的接入點(diǎn)，8米內無(wú) 30KW 以上的高低壓用電設備外殼的接入點(diǎn)。當現場(chǎng)無(wú)法滿(mǎn)足該條件時(shí)，防雷保護地通過(guò)避雷器/沖擊波抑制器與公共接地極的主干線(xiàn)相連。電焊地切勿與公共接地極及其接地網(wǎng)搭接在一起，二者應距離10米以上。

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• DCS系統設置的接地裝置

1. 操作臺、打印臺、服務(wù)器柜：設有保護地螺釘。

2. 繼電器柜、UPS柜、配電柜：設有保護地螺釘。

3.  DCS的I/O機柜：設有屏蔽接地匯流排，保護地螺釘。系統地(+24V地)懸浮。

4. 儀表柜、手操盤(pán)臺：設有屏蔽地接地匯流排，保護地螺釘。

5. 安全柵柜：設有屏蔽地接地匯流排，本安地接地匯流排，保護地螺釘。

• 信號屏蔽及其接地

根據有關(guān)技術(shù)規定要求，計算機或 DCS系統信號電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，其接地方式應符合下列規定：

1. 當信號源浮空時(shí)，屏蔽層應在計算機側接地；

2. 當信號源接地時(shí)，屏蔽層應在信號源側接地；

3. 當放大器浮空時(shí)，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地(當信號源接地時(shí)，接信號地。當信號源浮空時(shí)接現場(chǎng)地)。

4. 當屏蔽電纜途經(jīng)接線(xiàn)盒分斷或合并時(shí)，應在接線(xiàn)盒內將其兩端電纜的屏蔽層連接。