接地接不好，DCS、PLC控制系統常被干擾！

更新時間：2020-09-01 12:13:03　點擊數：24109

      隨著DCS、PLC的廣泛應用，儀表系統的接地已經成為儀表工程設計的一個組成部分。儀表及控制系統的可靠性直接影響到生產裝置安全、穩定的運行，系統的抗干擾能力是關系到整個系統可靠運行的關鍵。特別是采用分散控制系統，若不考慮和處理好現場電磁干擾和兼容問題，一方面要求生產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、導線的屏蔽層、排擾線；
 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管、金屬匯線槽及金屬儀表外殼。
（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、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等有關問題介紹如下：

 1、工作接地的原則——單點接地

由于地電位差的存在，如果出現一個以上的接地點就會形成回路，使儀表引入干擾，所以同一信號回路、同一屏蔽層或排擾線只能有根據一個接地點，不能有一個以上的接地點，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型決定。有些信號回路，信號源和接收儀表的公共線都要接地，必須把兩個接地點作電氣隔離。儀表線路中常用隔離變壓器來實現。
 

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

• 廠區電氣系統接地網

• 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；

• 電氣系統接地網接地電阻不能滿足儀表系統接地要求時；

• 土壤電阻率高，接地電阻不能達到設計值的場所，例如砂地、巖石或干燥地區；

• 周圍環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，會使接地線過長，給施工維護帶來不便；

• 單獨設置接地體較為經濟合理時。

從抑制干擾的觀點，防止電力系統對儀表的干擾，把兩個系統的接地完全分開，各自設置接地體，對儀表的防干擾是有利的。但從工程觀點看，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。

實際工程設計中，電氣專業往往把全廠的地下管道、地下結構、接地體連接成一個統一的接地網，其接地電阻值可達到很小的一個值，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，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，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電阻的總和稱為接地電阻。

儀表系統的保護接地電阻，一般為4Ω，最高不宜超過10Ω。當設置有高靈敏度接地自動報警裝置時，如漏電開關，接地電阻值可大于10Ω。

PLC主要用于開關量的檢測控制，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。

當信號回路多點接地時，由于地點位的不同，會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工作地系統。

 4、接地線的選擇和連接

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

儀表系統的接地連線，除可引向單獨設置的儀表系統接地體、廠區電氣系統接地網以外，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   

接地支線、接地分干線和接地總干線的截面數值選擇。

（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、儀表柜、控制柜內的接地端子或匯流排，經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，應設置銅制接線片，并采用銅制緊固件固定。各類接地連線中嚴禁接入開關或熔斷器。

當儀表盤內同時有保護接地和工作接地時，應分別設置供這兩類接地的專用匯流排或端子板。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。盤內的這兩類接地匯流排或端子板經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、總干線應彼此絕緣。

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

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、接地線截面選擇、接地極布置等方面，進行認真統籌考慮。 

 DCS接地基本要求

DCS系統接地是為了保證當進入DCS系統的信號、供電電源或DCS系統設備本身出現問題時，有效的接地系統能承受過載電流并可以迅速將過載電流導入大地。接地系統能夠為DCS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個控制系統提供公共信號參考點（即參考零電位）。當接地系統發生問題時(接地電阻過大，多點接地，接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設備相接觸等)，會造成人員的觸電傷害及設備的損壞，據了解，有些DCS系統經常“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鍵。

DCS接地分類

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。保護地應接至廠區電氣專業接地網，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，它可以把現場信號傳輸時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，與廠區電氣地網或其它儀表系統接地網的距離應在5m以上。

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

• 當廠區電氣接地網接地電阻較大或雜亂時，應獨立設置接地系統，即為DCS系統的公共接地極（網）。

• 沒有本安地接入的公共接地極（網）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。

• 接地極周圍15米內無避雷地的接入點，8米內無 30KW 以上的高低壓用電設備外殼的接入點。當現場無法滿足該條件時，防雷保護地通過避雷器/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

根據有關技術規定要求，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，屏蔽層應在計算機側接地；

2. 當信號源接地時，屏蔽層應在信號源側接地；

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

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