自控儀表接地知識分享
自控儀表接地知識分享
工業自動化是綜合性應用技術，自動化也是工業化向著現代化發展的必要途徑。化工儀表在生產過程中，能夠對工藝過程的各種參數進行有效的檢測，實現數據信息的遠距離傳輸，為工業控製係統記錄數據和處理生產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，而在工業環境中存在各種幹擾源，如開關櫃、接觸器、繼電器、計算機、變頻器、電焊機、變壓器等，這些外界幹擾源都有可能影響工業過程測量與控製裝置的穩定性。合適的接地形式，不僅可以保護設備與人身安全，亦可以增強係統的穩定性，不受外界幹擾，保證係統正常運行。
保護接地
保護接地（也稱為安全接地）是為人身安全和電氣設備安全而設置的接地。
各種用電儀表的金屬外殼及自控設備正常情況不帶電的金屬部分，由於非正常現象的出現（如絕緣破損等），而有可能使其帶有危險電壓，對這樣的設備，均應實施保護接地。保護接地就是給危險電壓提供一條通路，使之不經過人體。
工作接地
儀表及控製係統工作接地：儀表信號回路接地、本質安全係統接地、屏蔽接地。
信號回路接地是為了保證信號有穩定的基準電位而設置的接地。在自動化係統和計算機等電子設備中，非隔離的信號需要建立一個統一信號參考點，保證電子設備穩定可靠地工作，為此電子設備的信號電路應接地，也稱為信號地。這裏的“地”通常為直流電源負極。
裝置內部工作接地的接法
一、低頻電路應遵循“一點接地”原則。
二、工作頻率超過30MHz的高頻電路采用平麵式多點接地。
三、混合電路中低頻電路、功率回路和高頻回路多點接地後再放射式接地。因工程設計中自控儀表均為成品，此部分接地設計由設備廠家設計。
現場儀表工作接地的連接接法
1）現場儀表的工作接地一般應在控製室側接地。
圖1 信號回路在集中安置儀表側接地時工作接地方法
2）要求或需要在現場接地的現場儀表的工作接地，應在現場側接地。
圖2信號回路在現場儀表側接地時工作接地方法
3）現場儀表接線箱兩側的電纜屏蔽層應在箱內跨接。多芯電纜備用芯宜在箱內做端子連接。如圖3所示。
圖3現場儀表箱兩側的電纜屏蔽層連接
屏蔽接地
屏蔽接地的目的是為了防止設備內部或外部電磁感應或靜電感應的幹擾而對屏蔽體進行接地。在自控儀表接地設計中，儀表係統接地設計規範認為已做了保護接地的自控設備即可認為已做了靜電接地。控製室做靜電地板時，靜電接地電阻應與保護接地合用接地係統。
防雷接地
儀表及控製係統防雷接地僅是儀表及控製係統防雷工程的一個組成部分，僅對儀表及控製係統防雷接地作出一般規定。國家標準GB50057《建築物防雷設計規範》提供了很好的依據和參考，規定了防直擊雷、防雷電感應和防雷電波侵入。
本安接地
本安接地，主要依據廠家要求。齊納安全柵需要本安接地，隔離安全柵則不需要接地。
防靜電接地
靜電放電的特點是高電壓、小電流、時間短。抑製或消除靜電放電應采取多種措施，除盡量避免產生靜電外，及時泄放靜電是有效手段之一。儀表及控製係統的防靜電接地比較簡單，靜電導體對地的泄放電阻通常是104～106Ω數量級的，所以，很多相應的規範、資料規定用於防靜電接地的電阻為100Ω。並且，防靜電接地應與其它接地係統共用接地裝置。
DCS接地分類
在一般情況下，DCS控製係統需要兩種接地：保護地和工作地（邏輯地、屏蔽地等）。對於裝有安全柵防爆措施的係統如化工行業所用的係統，還要求有本安地。
1- 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係統所有的操作員機櫃、現場控製站機櫃、打印機、端子櫃等均應接保護地。保護地應接至廠區電氣專業接地網，接地電阻小於4Ω。
2- 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。
3- 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幹擾屏蔽掉，以提高信號精度。DCS係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，防止形成閉合回路幹擾。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。
4- 本安地
應獨立設置接地係統，接地電阻≤4Ω。本安地的接地係統應保持獨立，與廠區電氣地網或其它儀表係統接地網的距離應在5m以上。
儀表電纜屏蔽層與接地
一、儀表電纜屏蔽層的作用
儀表信號電纜通常選用帶有屏蔽層的電纜，屏蔽層一般是金屬絲編織的網，以防止電磁幹擾信號疊加到正常信號上，造成測量、控製誤差，甚至影響控製係統、二次儀表的正常運行。
二、電纜屏蔽層接地方式
為防止電磁幹擾信號疊加到正常信號上，電纜屏蔽層必須接地，通常接到儀表工作接地上。電纜屏蔽層通常有幾種方式：
1、控製室側接地，現場端浮空。大多數情況，儀表電纜屏蔽層在現場端浮空，在控製室側接地，一般接到控製櫃、儀表盤的工作接地母排上，如圖：
2、控製室側浮空，現場端接地。儀表電纜屏蔽層也有在現場端接地，在控製室側浮空，如接地型熱電偶、pH計溶液、電磁流量計等，在應用中應按照儀表廠家提供的資料要求進行接地，如圖：
3、在實際應用中也有一些要求信號回路、信號源、接受儀表的公共端都要接地，在這種情況下，應采用電器隔離器，將兩個接地點隔離開，如圖：
4、電纜屏蔽層的電氣連續性。在實際應用中，通常會采用現場接線箱將每台儀表信號電纜（分電纜）連接到現場接線箱，再用一根多芯屏蔽電纜（總電纜）連接到安裝在控製室的控製櫃、儀表盤，這種情況下在現場接線箱內應將屏蔽層與總電纜的屏蔽層連接在一起，以保持電纜屏蔽層電氣連續性。
三、電纜屏蔽層為什麽不能多點接地
由於地電位差的存在，如果兩個以上的接地點，在屏蔽層形成的電流回路，感應到信號線上形成幹擾，不但起不到屏蔽作用，反而引進幹擾。尤其在變頻器用的多的場合，幹擾中含有各種高次諧波分量，造成影響更大。所以同一信號回路、同一屏蔽層隻能有一點接地，不能有兩個以上的接地點。