自控儀表系統(tǒng)的接地設(shè)計

蔣春花 李彩娜

摘要：自控儀表系統(tǒng)良好正確的接地可以消除或降低干擾的影響，保護(hù)設(shè)備和人身安全，也是實現(xiàn)系統(tǒng)正常運行的必要條件。本文闡述了自控儀表及系統(tǒng)常用接地方式，針對不同的接地目的，給出了常規(guī)儀表系統(tǒng)的合適接地方式。

關(guān)鍵詞：儀表;接地;干擾

1.概述

工業(yè)自動化是綜合性應(yīng)用技術(shù)，自動化也是工業(yè)化向著現(xiàn)代化發(fā)展的必要途徑?；x表在生產(chǎn)過程中，能夠?qū)に囘^程的各種參數(shù)進(jìn)行有效的檢測，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的遠(yuǎn)距離傳輸，為工業(yè)控制系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)和處理生產(chǎn)過程中的各種過程變量提供的有效信息。這些儀表多為敏感的電子線路組成，而在工業(yè)環(huán)境中存在各種干擾源，如開關(guān)柜、接觸器、繼電器、計算機、變頻器、電焊機、變壓器等，這些外界干擾源都有可能影響工業(yè)過程測量與控制裝置的穩(wěn)定性。合適的接地形式，不僅可以保護(hù)設(shè)備與人身安全，亦可以增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不受外界干擾，保證系統(tǒng)正常運行。

2.儀表系統(tǒng)接地

儀表系統(tǒng)接地主要有保護(hù)接地、工作接地、屏蔽接地和本安接地等。本文就設(shè)計遇到的接地方式進(jìn)行闡述。

2.1保護(hù)接地的主要目的是為了保護(hù)設(shè)備及人身安全

當(dāng)電子設(shè)備由低壓交流或直流線路供電時，為防止發(fā)生接地故障時其外露可導(dǎo)電部分出現(xiàn)危險的接觸電壓，電子設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分應(yīng)接保護(hù)接地導(dǎo)體（PE線）[1]。對于化工自控儀表，一般來講除低于36V供電的現(xiàn)場儀表、變送器、就地開關(guān)等無需接地外，儀表盤、儀表柜、儀表操作臺、儀表架、儀表箱、控制系統(tǒng)機柜、操作站、電纜橋架、穿線管、計算機控制系統(tǒng)及操作臺均需良好接地。

2.2工作接地在化工自控接地系統(tǒng)設(shè)計中包括信號回路接地與屏蔽接地[2]

信號回路接地是為了保證信號有穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位而設(shè)置的接地。在自動化系統(tǒng)和計算機等電子設(shè)備中，非隔離的信號需要建立一個統(tǒng)一信號參考點，保證電子設(shè)備穩(wěn)定可靠地工作，為此電子設(shè)備的信號電路應(yīng)接地，也稱為信號地。這里的“地”通常為直流電源負(fù)極。

2.2.1裝置內(nèi)部工作接地的接法，有三種方法。一、低頻電路應(yīng)遵循“一點接地”原則。二、工作頻率超過30MHz的高頻電路采用平面式多點接地。三、混合電路中低頻電路、功率回路和高頻回路多點接地后再放射式接地[3]。因工程設(shè)計中自控儀表均為成品，此部分接地設(shè)計由設(shè)備廠家設(shè)計。

2.2.2現(xiàn)場儀表工作接地的連接接法[2]。

（1）現(xiàn)場儀表的工作接地一般應(yīng)在控制室側(cè)接地。如圖1所示。

（2）要求或需要在現(xiàn)場接地的現(xiàn)場儀表的工作接地，應(yīng)在現(xiàn)場側(cè)接地。如圖2所示。

（3）現(xiàn)場儀表接線箱兩側(cè)的電纜屏蔽層應(yīng)在箱內(nèi)跨接。多芯電纜備用芯宜在箱內(nèi)做端子連接。如圖3所示。

2.3屏蔽接地的目的是為了防止設(shè)備內(nèi)部或外部電磁感應(yīng)或靜電感應(yīng)的干擾而對屏蔽體進(jìn)行接地

在自控儀表接地設(shè)計中，儀表系統(tǒng)接地設(shè)計規(guī)范認(rèn)為已做了保護(hù)接地的自控設(shè)備即可認(rèn)為已做了靜電接地?？刂剖易鲮o電地板時，靜電接地電阻應(yīng)與保護(hù)接地合用接地系統(tǒng)。在設(shè)計中，針對遇到的自控設(shè)備，對于靜電屏蔽、電磁屏蔽的各種屏蔽層，一般采用下列接地方式：

2.3.1信號電纜長度小于等于波長的1/4或者信號頻率不超過30MHz，而電纜的長度超過1m時，屏蔽層原則上可在接地的信號源或者接收器一側(cè)接地。一般均在控制裝置側(cè)接地。如圖1所示。

2.3.2熱電偶傳感器電纜，屏蔽層在被側(cè)裝置側(cè)接地。如圖2所示。

2.3.3雙層靜電屏蔽電纜，外屏蔽層接屏蔽地，內(nèi)屏蔽層接系統(tǒng)地。雙重屏蔽或復(fù)合式總屏蔽宜對內(nèi)、外屏蔽分別采用一點、兩點接地[4]。

2.4 本安接地中主要依據(jù)廠家要求

齊納安全柵需要本安接地，隔離安全柵則不需要接地。

3.自控接地系統(tǒng)

電子設(shè)備應(yīng)進(jìn)行等電位連接。電子設(shè)備通常是通過等電位連接網(wǎng)絡(luò)實施接地。自控接地系統(tǒng)由接地連接和接地裝置兩部分組成。系統(tǒng)接地總系統(tǒng)圖如 4所示。

各類接地線均應(yīng)滿足機械強度與化學(xué)穩(wěn)定性的要求，應(yīng)為多股絞合銅芯絕緣電纜或電線，宜采用焊接或者壓接。接地分支線宜為4～16mm2;接地干線宜為10～25mm2;接地干線宜為16～50mm2。

4.結(jié)論

自控儀表系統(tǒng)品種繁多，發(fā)展迅猛。本文給出的僅僅是工作設(shè)計中遇到的常規(guī)儀表接地類型，現(xiàn)場測量或控制均采用一對一的設(shè)備連線傳送信號。尚有總線型儀表，具有通訊功能，可以直接傳送信號[3]，因設(shè)計中遇到的不多，對此接地?zé)o多做介紹，可以留做以后探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司。工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊第四版[M].北京：中國電力出版社，2016.

[2]儀表系統(tǒng)接地設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[3]天津電氣傳動設(shè)計研究所.電氣傳動自動化技術(shù)手冊第三版[M].北京：機械工業(yè)出版社.2011.

[4]電力工程電纜設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國計劃出版社.2018.