自控仪表系统的接地设计

蒋春花 李彩娜

摘要：自控仪表系统良好正确的接地可以消除或降低干扰的影响，保护设备和人身安全，也是实现系统正常运行的必要条件。本文阐述了自控仪表及系统常用接地方式，针对不同的接地目的，给出了常规仪表系统的合适接地方式。

关键词：仪表;接地;干扰

1.概述

工业自动化是综合性应用技术，自动化也是工业化向着现代化发展的必要途径。化工仪表在生产过程中，能够对工艺过程的各种参数进行有效的检测，实现数据信息的远距离传输，为工业控制系统记录数据和处理生产过程中的各种过程变量提供的有效信息。这些仪表多为敏感的电子线路组成，而在工业环境中存在各种干扰源，如开关柜、接触器、继电器、计算机、变频器、电焊机、变压器等，这些外界干扰源都有可能影响工业过程测量与控制装置的稳定性。合适的接地形式，不仅可以保护设备与人身安全，亦可以增强系统的稳定性，不受外界干扰，保证系统正常运行。

2.仪表系统接地

仪表系统接地主要有保护接地、工作接地、屏蔽接地和本安接地等。本文就设计遇到的接地方式进行阐述。

2.1保护接地的主要目的是为了保护设备及人身安全

当电子设备由低压交流或直流线路供电时，为防止发生接地故障时其外露可导电部分出现危险的接触电压，电子设备的外露可导电部分应接保护接地导体（PE线）[1]。对于化工自控仪表，一般来讲除低于36V供电的现场仪表、变送器、就地开关等无需接地外，仪表盘、仪表柜、仪表操作台、仪表架、仪表箱、控制系统机柜、操作站、电缆桥架、穿线管、计算机控制系统及操作台均需良好接地。

2.2工作接地在化工自控接地系统设计中包括信号回路接地与屏蔽接地[2]

信号回路接地是为了保证信号有稳定的基准电位而设置的接地。在自动化系统和计算机等电子设备中，非隔离的信号需要建立一个统一信号参考点，保证电子设备稳定可靠地工作，为此电子设备的信号电路应接地，也称为信号地。这里的“地”通常为直流电源负极。

2.2.1装置内部工作接地的接法，有三种方法。一、低频电路应遵循“一点接地”原则。二、工作频率超过30MHz的高频电路采用平面式多点接地。三、混合电路中低频电路、功率回路和高频回路多点接地后再放射式接地[3]。因工程设计中自控仪表均为成品，此部分接地设计由设备厂家设计。

2.2.2现场仪表工作接地的连接接法[2]。

（1）现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。如图1所示。

（2）要求或需要在现场接地的现场仪表的工作接地，应在现场侧接地。如图2所示。

（3）现场仪表接线箱两侧的电缆屏蔽层应在箱内跨接。多芯电缆备用芯宜在箱内做端子连接。如图3所示。

2.3屏蔽接地的目的是为了防止设备内部或外部电磁感应或静电感应的干扰而对屏蔽体进行接地

在自控仪表接地设计中，仪表系统接地设计规范认为已做了保护接地的自控设备即可认为已做了静电接地。控制室做静电地板时，静电接地电阻应与保护接地合用接地系统。在设计中，针对遇到的自控设备，对于静电屏蔽、电磁屏蔽的各种屏蔽层，一般采用下列接地方式：

2.3.1信号电缆长度小于等于波长的1/4或者信号频率不超过30MHz，而电缆的长度超过1m时，屏蔽层原则上可在接地的信号源或者接收器一侧接地。一般均在控制装置侧接地。如图1所示。

2.3.2热电偶传感器电缆，屏蔽层在被侧装置侧接地。如图2所示。

2.3.3双层静电屏蔽电缆，外屏蔽层接屏蔽地，内屏蔽层接系统地。双重屏蔽或复合式总屏蔽宜对内、外屏蔽分别采用一点、两点接地[4]。

2.4 本安接地中主要依据厂家要求

齐纳安全栅需要本安接地，隔离安全栅则不需要接地。

3.自控接地系统

电子设备应进行等电位连接。电子设备通常是通过等电位连接网络实施接地。自控接地系统由接地连接和接地装置两部分组成。系统接地总系统图如 4所示。

各类接地线均应满足机械强度与化学稳定性的要求，应为多股绞合铜芯绝缘电缆或电线，宜采用焊接或者压接。接地分支线宜为4～16mm²;接地干线宜为10～25mm²;接地干线宜为16～50mm²。

4.结论

自控仪表系统品种繁多，发展迅猛。本文给出的仅仅是工作设计中遇到的常规仪表接地类型，现场测量或控制均采用一对一的设备连线传送信号。尚有总线型仪表，具有通讯功能，可以直接传送信号[3]，因设计中遇到的不多，对此接地无多做介绍，可以留做以后探讨。

参考文献：

[1]中国航空规划设计研究总院有限公司。工业与民用供配电设计手册第四版[M].北京：中國电力出版社，2016.

[2]仪表系统接地设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[3]天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册第三版[M].北京：机械工业出版社.2011.

[4]电力工程电缆设计标准[S].北京：中国计划出版社.2018.