接地作用和接地原理方法

1、l丨接地的作用接地的作用总的步说只有两种：保护人和设备不受损害；抑制干扰；抑制干扰接地在有的书中又叫工作接地，而前者又叫保护接地。 保护接地保护接地是将DCS中平时不带电的金属局部机柜外壳，操作台外壳等与地之间形成良好的导电连接，以保护设备和人身平安。 原因是DCS的供电是强电供电220V或11OV, 通常情况下机壳等是不带电的，当故障发生如主机电源故障或其它故障造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，如果没有很好的接地，那么这带电体和地之间就有很高的电位差，如果人不小心触到这些带电体，那么就会通过人身形成通路， 产生危险。因此，必须将金属外壳和地之间作

2、很好的连接，使机壳和地 等电位。此外，保护接地还可以防止静电的积聚。 工作接地工作接地是为了使 DCS以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设 的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系统中还有本安接地。机器逻辑地，也叫主机电源地，是电脑内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V等电源的输出地。信号回路接地，如各变送器的负端接地，开关量信号的负端接地等。 屏蔽接地模人信号的屏蔽层的接地。本安接地，是本安仪表或平安栅的接地。这种接地除了抑制干扰外，还有使仪表和系统具有本质平安性质的措施之一。本安接地会因为采用的设备的本实措施不同而不同，下面以齐纳式平安栅为例，说

3、明其接地内容，如图3. 413所示：该图是一个齐纳式平安栅的接地原渕耳九门虫全腮接地取理国理图。平安栅的作用是保护危险现场端永远处于平安电源和平安电压范围之内。如果现场端短路， 那么由于负载电阻和平安栅电阻 R 的限流作用，会将导线上的电流限制在平安范围内，使现 场端不至于产生很高的温度，引起燃烧。 第二种情况，如果电脑一端产生故障，那么高压电信 号参加了信号回路，那么由于齐纳二级的嵌位作用，也使电压位于平安范围。值得提醒的是， 由于齐纳平安栅的引入， 使得信号回路上的电阻增大了许多， 因此，在 设计输出回路的负载能力时， 除了要考虑真正的负载要求以外， 还要充分考虑平安栅的电阻， 留有余地。

4、除了上述几种接地外， 在很多场合下容易引起混乱的还有一个供电系统地， 也叫交流电 源工作地，它是电力系统中为了运行需要设的接地如中性点接地 。l 接地要求和方法：上面介绍了六种接地：供电系统地、保护地、逻辑地、屏蔽地平安栅地、信号回路地。 对这六种接地，各家有各家的要求，虽然大都强调一点接地，接地电阻必须小于 1 欧姆等， 但具体内容上差异很大，下面给出几个例子介绍常遇到的接地要求和方法。 供电系统地：在很多企业，特别是电厂、冶炼厂等，其厂区内有一个很大的地线网，而通常供电系统的地是与地线网连在一起的。 有的厂家强调电脑系统的所有接地必须和供电系统 地以及其它如避雷地严格分开，而且之间至少应保

5、持15m 以上的距离。为了彻底防止供电系统地的影响， 建议供电线线路用隔离变压器隔开。 这对那些电力负荷很重， 而且负荷 经常启停的单位是应注意的。 从抑制干扰的角度来看， 将电力系统地和电脑系统的所有地分 开是很有好处的， 因为一般电力系统的地线是不太干净的。 但从工程角度来看， 在有些场合 下单设电脑系统地并保证其与供电系统地隔开一定距离是很困难的，这时可以考虑能否将电脑系统的地和供电地共用一个，这要考虑几个因素：供电系统地上是否干扰很大，如大电流设备启停是否频繁，对地产生的干扰是否大；供电系统地的接地电阻是否足够小， 而且整个地网各个局部的电位差是否很小， 即地网的各部 分之间是否阻值很

6、小v 1WDCS的抗干扰能力以及所用到的传输信号的抗干扰能力，例如有无小信号电偶，热电阻的直接传输等。 所有电脑接线涉及到的接地采用一点接地方式，在这一点上，也有很多争议。有的厂家系统提出几个地：逻辑地、屏蔽地又叫模拟地 、信号地、保护地分别自己接地在地上 打接地装置， 而大局部系统那么指出各种地在机柜内部自己分别接地， 汇于一点， 然后用较粗 的导体铜将各汇地点朕起来，接到一个公共的接地体上。这里有几点需要注意：DCS本身是由多台设备组成的，除了控制站以外， 还包括很多外设，而且数据也不止一台， 这就 涉及到了多台设备，多种接地的问题。此外，一般的 DCS 的供电是各站控制站，操作站 等用专

7、门一条线单独供电， 即彼此之间不相互供电。 图 3414是一种常用的多站接地图。早早阜 土WsPGrtfIt, CGfObunrt Gwu；U!W)保护两.我區杞联 w w呻Geu仙(3电池又p-下*业AG(Atjs Crrrwiiftt)憐淀屯牡田f?Uti U.I4 DCS保护接地：DCS的所有设备均有一个保护地，该保护一般在机柜和其它设备设计加工 时就已在内部接好，有的系统中已将该保护地在内部同电源进线的保护地三芯插头的中间头连在一起，有的不允许将保护地同该线相连，用户一定要仔细阅读厂家提供的接地安装 说明书，不管哪种方式，CG必须将一台设备控制站、操作员站等上所有的外设或系统的CG连在

8、一起，然后用较粗的绝缘铜导线将各站的CG连在一起，最后从一点上与大地接地系统相连。还有一点值得提醒的是，DCS的所有外设必须从一条供电线上供电，而且一台设备如操作员站位所连接的所有外设和主机系统CRT、打印机、拷贝机主机系统的电源必须从设备的供电分配器上取电，而不允许从其它地方取电， 否那么可能会烧坏接口甚至设备，对于不得不用长线连接的场合，或用较粗导线提供供电，或采取通信隔离措施。各站的CG在连接时可以采用幅射连接法，也可以采用串行接法。电源逻辑地P如图3. 4. 14所示。首先，各站内的逻辑地必须位于一点PG,然后，粗绝缘导线以辐射状接到一点上，然后接到大地接地线上。在有些系统中，所有的输

9、入，输出均是隔离的，这样 其内部逻辑地就是一个独立的单元，与其它局部没有电器连接，这种系统中往往不需要PG模拟地AG，模拟地又叫屏蔽地是所有的接地中要求最高的一种。几乎所有的系统 都提出AG 一点接地，而且接地电阻小于IQ。 DCS设计和制造中，在机柜内部都安置了AG 汇流排或其它设施。用户在接线时将屏蔽线分别接到 AG 汇流排上，在机柜底部，用绝 缘的铜辫连到一点， 然后将各机柜的汇流点再用绝缘的铜辫或铜条以辐射状连到接地点。 大 多数的DCS要求，不仅各机柜 AG对地电阻v I欧姆，而且各机柜之间的电阻也要V 1欧姆。信号地的处理：原那么上不允许各变送器和其它的传感器在现场端接地，而都应将

10、其负端在 电脑端子处一点接地。但在有些场合，现场端必须接地， 这时，必须注意原信号的输入端子 上双端 绝对不许和电脑的接地线有任何电气连接， 而电脑在处理这类信号时， 必须在前 端采用有效的隔离措施。平安栅的接地：我们回过头来再看图3. 4.13所示的平安栅线路图。从图中可以看出有三个接地点：B, E, D，通常B和E两点都在电脑这一侧。可以连在一起，形成一点接地。而 D 点是变送器外壳在现场的接地，假设现场和控制室两接地点 间有电位差存在，那么，D点和E点的电位就不同了。假设我们以 E作为参考点，假定是D点出现10V的电势，此时，A点和E点的电位仍为24V ,那么A和D间就可能有34V的 电

11、位差了,己超过平安极限电位差,但齐纳管不会被击穿,因为A 和 E 间的电位差没变,因而起不到保护作用。 这时如果不小心现场的信号线碰到外壳上, 就可能引起火花, 可能会 点燃周围的可燃性气体, 这样的系统也就不具备本安性能了。 所以, 在涉及到平安栅的接地 系统设计与实施时，一定要保证 D点和BE点的电位近似相等。在具体实践中可以用以 下方法解决此问题： 用一根较粗的导线将 D 点与 B 点连接起来,来保证 D 点与 B 点的电位 比拟接近。 另一种就是利用统一的接地网,将它们分别接到接地网上,这样,如果接地网的本身电阻很少,再用较好的连接,也能保证 D 点和 B 点的电位近似相等。但注意,此

12、接地 一定不要与上面几种接地发生冲突。以上讨论了几种接地的方法和考前须知。 在不同的系统中, 对这几种接地的组态要求不 同，但大多数系统对 AG的接地电阻一般要求I欧姆以下，而平安栅的接地电阻应V 4欧姆， 最好1欧姆，PG和CG的接地电阻应小于 4欧姆。 3接地方法一般工控机系统包括自动化仪表的接地系统,由接地线接地汇流排、公用连接板、 接地体等几局部组成。仪表系统接地分为保护接地、工作接地一、保护接地通常需要做接地的自控设备如： 仪表盘、 仪表柜、仪表箱、 DCS/PLC/EDS 的机柜和操作站、 仪表供电设备、 电缆桥架、穿线管、接线盒及铠装电缆的铠装层，以及控制室内的防静电地板。一般来

13、讲，使用 DC24V 为电源的现场仪表、变送器等无特殊要求的可不作保护接地。 保护接地的方法现场仪表桥架、穿线管应每隔 30m 用接地线与已接地的金属构件相连。特别要指出的是，现场接地绝不能 利用储存、输送可燃性介质的金属设备、管道以及与之相连的金属构件进行接地。控制室的仪表自控设备、机柜、仪表盘等应单独设置保护接地汇流排。其接地体可与电力系统的接地体共 用。仪表保护接地连接线标识颜色为绿色。二、工作接地 工作接地包括信号回路接地、屏蔽接地、本质平安接地。1、信号回路接地 在非隔离的信号系统中，应建立一个统一的信号参考点。即进行信号回路接地。通常为直流电源的负极接 地。使用非隔离的信号系统这是

14、我在设计中一般的首选方法。在运行时，系统受到干扰的情况极其少见。 在隔离的信号系统中，隔离信号可不接地。这里指的隔离是每一个输入/输出信号与其他输入输出信号的电路是绝缘的。做到电源独立、 相互隔离、参考点浮空。我认为在回路较多的系统，不要轻易使用这种方法。在控制内应设置信号及屏蔽接地汇流排。 接地线颜色标识为黄 /绿线。2、屏蔽接地 电缆的屏蔽层、排扰线应作屏蔽接地。在强雷击区，室外架空不带屏蔽的普通多芯电缆，备用芯应屏蔽接地。主要是为了防止雷电在信号线路感 应出高电压。现场接线箱内，端子两侧的电缆屏蔽线应在箱内进行跨接。 同一信号回路，同一屏蔽层应该单点接地。一般屏蔽接地应在控制室一侧接地。 在控制内应设置信号及屏蔽接地汇流排。接地线颜色标识为黄 /绿线。3、本质平安接地 齐纳平安栅的汇流排必须与直流电源公共端相连 主要是保证当电源故障时能够对危险场所进行保护 。其 汇流排或导轨作本安接地。在控制内应设置本安接地汇流排。 接地线颜色标识为兰 /绿线。工作接地的方法 信号及屏蔽接地汇流排、本安接地汇流排通过各自