DCS應(yīng)用中的接地問題37471

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1、DCS應(yīng)用中的接地問題接地系統(tǒng)的準(zhǔn)備在DCS應(yīng)用屮，最讓人不清楚的，但又是必須理解的大概就是接地問題了。不僅很多用戶不清楚，就連冇的系統(tǒng)集成商、DCS廠商代理處的冇些人都未必特別清楚，原因是因為大部分學(xué)U動控制和計算機的人在學(xué)校學(xué)U動控制原理或計算機原理時是不學(xué)接地內(nèi)容的。而工業(yè)控制計算機又涉及到除了計算機本身外述有很多各種類型的信號線，直接與計算機I/O接口相連，這些信號有開關(guān)量型（包括開入、開出、而且負(fù)載能力也有很大差別，有模擬類的（大信號：4—20mV,1-5V,小信號0—50mV。0-10mV,大信號中有四線制的，也有兩線制的）冇的系統(tǒng)中還有

2、交流信號直接通過互感器而接到計算機的交流信號來樣，這樣也就造成了各工控機廠家（特別是DCS廠家）為了保證自己系統(tǒng)能夠在各種應(yīng)用現(xiàn)場正常運行，提岀了各種各樣的接地要求。而這些接地要求差別很大，有的很苛刻，有的相對寬松一些。這就更使現(xiàn)場人員混亂了。不僅廠家提的接地要求不一致,而且各種教科書和設(shè)計手冊中對接地的解釋也不甚統(tǒng)一。為了讓現(xiàn)場施工人員和工程服務(wù)人員對接地問題有一個較全面的了解，我們在此較為詳細(xì)地介紹一個系統(tǒng)應(yīng)用屮遇到的一些接地概念和方法。1、干擾原因為了理解接地的目的，我們先介紹系統(tǒng)應(yīng)用中所面臨的幾種干擾。干擾又叫噪聲，是竄入或疊加在系統(tǒng)電源、信

3、號線上的與信號無關(guān)的電信號。干擾會造成測量的誤差、嚴(yán)重的干擾（如雷擊…大的串模干擾可會造成設(shè)備損壞。常見的干擾有以下兒種：（1）電阻耦合引入的干擾（傳導(dǎo)引入）①當(dāng)幾種信號線在一起傳輸時，由于絕緣材料老化，漏電而影響到其它信號,即在其它信號中引入干擾。②在一些用電能作為執(zhí)行手段的控制系統(tǒng)屮（如電熱爐、電解槽等）信號傳感器漏電，接觸到帶電體，也會引入很大的干擾。③在一些老式儀表和執(zhí)行機構(gòu)屮，現(xiàn)場端采用220V供電，有時設(shè)備燒壞，造成電源與信號線間短路，也會造成較大的干擾。④由于接地不合理，例如在信號線的兩端接地，會因為地電位差而加入一較大的干擾，如圖3.

4、4.9所示。信號線的兩端同時接地，這樣，如果A、B兩點的距離較遠(yuǎn)，則可能會有較大的電位差eN,這個電位差可能會在A?B兩端之間的信號線上產(chǎn)生一個很大的環(huán)流。（2）電容電感耦合引入的干擾因為在被控現(xiàn)場往往有很多信號同時接入計算機，而且這些信號線或者走電纜杷，或者走電纜管,但肯定是很多根信號在一起走線。這些信號之間均有分布電容存在，會通過這些分布電容將干擾加到別的信號線上，同時，在交變信號線的周圍會產(chǎn)生個交變的磁通，而這些交變磁通會在并行的導(dǎo)體Z間產(chǎn)生電動勢，這也會造成線路上的干擾。（3）計算機供電線路上引入的干擾在有些工業(yè)現(xiàn)場（特別是電廠冶金金業(yè)、人的

5、機械加工廠）大型電氣設(shè)備啟動頻繁，人的開關(guān)裝置動作也較頻繁，這些電動機的啟動、開關(guān)的閉合產(chǎn)牛的火花會在其周圍產(chǎn)牛很大的交變磁場.這些交變磁場既可以通過在信號線上耦合產(chǎn)生干擾，也可能通過電源線上產(chǎn)生高頻十?dāng)_，這些干擾如果超過容許范圍，也會影響計算機系統(tǒng)的工作。（4）雷擊引入的干擾雷擊可能在系統(tǒng)周由產(chǎn)生很大的電磁干擾，也可能通過各種接地線引入干擾。2、干擾抑制以上列舉了產(chǎn)生干擾的兒種原因，這些干擾如果得不到很好的抑制和防止，輕則彫響系統(tǒng)的測量技術(shù)精度，因而使正常的控制無法實現(xiàn)，重則會造成設(shè)備損壞，人們在長期的工程實踐中總結(jié)出了很多干擾抑制的方法。（1）隔

6、離①使所冇的信號線很好地絕緣，使其不可能漏電，這樣，防止由于接他引入的干擾；②將不同種類的信號線隔離鋪設(shè)（在不同一電纜梢中，或用隔板隔開），我們可以根據(jù)信號不同類型將其按抗噪聲干擾的能力分成兒等。模擬量信號（模人、摸出，特別是低電平的模人信號如熱電偶信號，熱電阻信號等）對高頻的脈沖信號的抗干擾能力是很差的。建議用屏蔽雙絞線連接，口這些信號線必須單獨占用電線管或電纜槽，不可與其它信號在同一電纜管（或槽）屮走線。低電平的開關(guān)信號（一些狀態(tài)干結(jié)點信號），數(shù)據(jù)通信線路（RS232、EIA485等），對低頻的脈沖信號的抗干擾能力比上種信號要強，但建議最好采用屏

7、蔽雙絞線（至少用雙絞線）連接。此類信號也要單獨走線，不可和動力線和人負(fù)載信號線在一起平行走線。高電平（或大電流）的開關(guān)量的輸入輸出、CATV、電話線，以及其它繼電器輸入輸出信號,這類信號的抗干擾能力乂強于以上兩種，但這些信號會干擾別的信號，因此建議用雙絞線連接,也單獨走電纜管或電纜梢。動力線AC220V、380V,以及大通斷能力的斷路器、開關(guān)信號線等，這些線的電纜選擇主要不是依抗干擾能力，而是由電流負(fù)載和耐壓等級決定。以上說明，同一類信號可能放在一條電纜管或槽中，和近種類信號如果必須在同一電纜槽屮走線，則一定要用金屬隔板將它們隔開。①還有一種隔離是將

8、信號源同計算機在電氣上進行隔離，這樣，會大大地減小共模干擾對計算機造成的危害。如圖3.4.10所示。圖3.4