淺議攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)中的接地方法及要求

圣萍 封崇崇

摘要：隨著基礎(chǔ)建設(shè)的日益發(fā)展，在混凝土需求量不斷增長的同時，對混凝土的質(zhì)量要求也越來越高。攪拌站作為混凝土生產(chǎn)的重要設(shè)備，其自動化控制系統(tǒng)在生產(chǎn)質(zhì)量，生產(chǎn)安全和穩(wěn)定運行中起著非常重要的作用。然而，混凝土攪拌站的實際工作環(huán)境往往比較惡劣和復(fù)雜，近年來由于雷電或其他干擾對自動化控制系統(tǒng)造成損害的事例屢見不鮮，這嚴(yán)重地影響了控制系統(tǒng)的正常運行。雖然影響混凝土攪拌站自動化控制系統(tǒng)正常運行的原因有很多，但其中主要是接地和防雷措施不夠完善而導(dǎo)致系統(tǒng)受損的。因此，無論從安全第一的原則，還是從經(jīng)濟利益的角度，我們都必須采取全方位，多層次的綜合接地與防雷措施，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠，長期穩(wěn)定地運行。

關(guān)鍵詞：攪拌站;控制系統(tǒng);接地方法;接地要求;

1干擾的來源

干擾又稱噪聲，是竄入或疊加在系統(tǒng)電源、信號線上的與信號無關(guān)的電信號。干擾的出現(xiàn)，輕則會造成稱量系統(tǒng)的誤差、通訊中斷，嚴(yán)重的干擾（如雷擊，大的串模干擾）則可能會造成稱重傳感器、稱重儀表、工控機等設(shè)備的損壞。為了說明接地和防雷的作用，先說說攪拌站控制系統(tǒng)經(jīng)常遇到的幾種干擾。

1.1信號線中引入干擾

當(dāng)幾種信號在一起傳輸時，這些信號線之間均有分布電容存在，不經(jīng)的信號會通過這些分布電容耦合到別的信號線上，造成信號相互之間的干擾，即在其它信號線中引入干擾。

1.2執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生交變磁場引入干擾

附近大型用電設(shè)備的啟停，開關(guān)的閉合斷開等產(chǎn)生的火花會在其周圍產(chǎn)生很大的交變磁場。這些交變磁場即可以通過在信號線上耦合產(chǎn)生干擾。這些干擾如果超過容許范圍，也會影響系統(tǒng)的工作。

1.3雷擊引入的干擾

雷擊可能在系統(tǒng)周圍產(chǎn)生很大的電磁干擾，也可能通過各種線路引入干擾。

1.4帶電體漏電引入干擾

在一些用電能作為執(zhí)行手段的執(zhí)行機構(gòu)中（如電動機，電動滾筒等），由于內(nèi)部絕緣性能不是特別的好，也會引入很大干擾。

以上列舉了產(chǎn)生干擾的幾種原因，這些干擾如果得不到很好的抑制和防止，輕則影響控制系統(tǒng)的正常工作，重則會造成自動化控制系統(tǒng)癱瘓，甚至機械設(shè)備的損壞。

2 接地的分類

人們在長期的實踐工作中總結(jié)了很多干擾的抑制方法，如隔離，使用雙絞線等。但這些抑制方法中接地是最可靠也是必不可少的措施。

整個攪拌站自動控制系統(tǒng)除了工控機、PLC的供電線路外，還有很多各種類型的信號直接與它們相連。這些信號有：PLC的輸入，輸出開關(guān)量信號;稱重儀表;工控機與有儀表及其他控制器通訊的微電信號;甚至有時候系統(tǒng)中還會有交流信號直接通過互感器而接到工控機來的交流信號等等。這些信號中有四線制的，也有兩線制的。并且，各電氣元器件廠家為了保證自己的產(chǎn)品能夠在各種應(yīng)用現(xiàn)場正常運行，提出了各種各樣的接地要求。為了讓大家對自動化控制系統(tǒng)接地的會面了解，筆者在此詳細(xì)地介紹一下各種接地。

2.1保護(hù)接地

保護(hù)接地是將控制系統(tǒng)中平時不帶電的金屬部分（如配電柜操作臺外殼等）與地之間形成良好的導(dǎo)電連接，或當(dāng)絕緣擊穿和設(shè)備損壞時，保護(hù)接地作為電流流動的返回路徑，以保護(hù)設(shè)備和人身安全。由于自動化控制系統(tǒng)的動力供電是強電供電，通常情況下機殼等是不帶電的，當(dāng)故障發(fā)生造成電源的供電火線與機外殼等導(dǎo)電金屬部件短路時，這些金屬部件或外殼就形成了帶電體，如果沒有很好的接地，那么這帶電體和地之間就有很高的電位差，如果人不小心碰到這些帶電體，那么就會通過人身形成通路，產(chǎn)生危險，同樣也會嚴(yán)重影響整個自動化控制系統(tǒng)的正常運行。因此，必須將金屬外殼和地之間做很好的連接，使機殼和地等電位。此外，保護(hù)接地還可以防止靜電的積聚。

2.2供電系統(tǒng)接地

混凝土攪拌站安裝基礎(chǔ)時，人們按照廠家提供的地基圖布置一個很大的地線網(wǎng)，通常整個攪拌站的控制系統(tǒng)的地接就是與這個地線網(wǎng)連在一起，而不是直接采用電力系統(tǒng)的地線。將電力系統(tǒng)地線和控制系統(tǒng)的所有地線分開是很有好處的。

2.3防雷接地

一般情況下控制系統(tǒng)防止雷擊干擾有兩種接地方式：

①對用于鋪設(shè)信號線的金屬電纜管或槽表面接地，以防止打雷時產(chǎn)生的耦合干擾。

②對于架空信號線，則必須在計算機輸入端子處采取防雷措施，如裝避雷器，加壓敏電阻、較強的濾波電路等來抑制其干擾。

3? 接地要求與方法

3.1接地線

接地線是攪拌控制系統(tǒng)中各電氣元器件或設(shè)備與接地母線之間的連線。所有接地線均為銅質(zhì)絕緣導(dǎo)線，且截面應(yīng)不小于2.5mm2。當(dāng)控制系統(tǒng)布線電纜時，信息轉(zhuǎn)接插座的接地可利用電纜屏蔽層作為接地線連至每層的配線柜。若控制系統(tǒng)布線電纜采用穿鋼管或金屬線糟敷設(shè)時，鋼管或金屬線槽應(yīng)保持連續(xù)的電氣連接，并應(yīng)在兩端具有良好的接地。

3.2接地電阻

接地電阻是衡量接地系統(tǒng)好壞的一個重要參數(shù)。在攪拌站自動控制系統(tǒng)中，不同的電氣元器件的接地組態(tài)和要求不同，但大多元器件對接地電阻一般要求4歐姆以下，最好小于1歐姆。特別是稱量儀表和PLC的AG接地，其接地電阻應(yīng)小于1歐姆，否則將嚴(yán)重影響PLC和A/D轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換精度，使系統(tǒng)無法正常工作。

3.3接地方法

攪拌站控制系統(tǒng)中的各種電氣元器件和設(shè)備的接地，應(yīng)在安裝位置處分別接地，匯于一點，然后用較粗銅質(zhì)絕緣導(dǎo)線將各匯地點聯(lián)接起來，接到接地母線上。對采用屏蔽電纜的布線，所有屏蔽層應(yīng)保持連續(xù)性，并應(yīng)注意保證導(dǎo)線間相對位置不變。屏蔽層的配線設(shè)備端應(yīng)接地，用戶端視具體情況直接接地，兩端的接地，應(yīng)盡量連接至同一接地體。

所有外設(shè)必須從一條供電線上供電，而且一臺設(shè)備（攪拌站電控柜所連接的所有外設(shè)即工控主機系統(tǒng)，PLC，稱量儀表等）的電源必須從設(shè)備的供電分配器上取電，而不允許從其它地方取電，否則可能會燒壞接口甚至設(shè)備。

原則上不允許各稱重傳感器和其它的變送器在現(xiàn)場端接地，而都應(yīng)將其負(fù)端在用戶端處一點接地。但有時現(xiàn)場端必須接地，這時，必須注意原信號的輸入端子（上雙端）絕對不許和計算機的接地線有任何電氣連接。而計算機在處理這類信號時，必須在前端采用有效的隔離措施。在相互通信的電路元件需要一個公共參考地，在設(shè)計和安裝時應(yīng)盡量把計算機及其外圍設(shè)備緊密裝置在一起，并用通信抑制限制任何傳導(dǎo)數(shù)據(jù)線的電壓升高。另外，對開關(guān)量均是采用隔離的PLC，其內(nèi)部邏輯地就是一個獨立的單元，與其它部分沒有電器連接，這種系統(tǒng)中往往不需要PG接地，而是保持內(nèi)部浮空。所以，用戶在設(shè)計和施工接地系統(tǒng)時，一定要仔細(xì)閱讀產(chǎn)品的技術(shù)要求和接地要求。

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