用一根大截面銅母線(或絕緣電纜)連接各裝置的柜體中心接地點(diǎn),然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于 22mm2 的銅導(dǎo)線,總母線使用截面大于 60mm2 的銅排。接地極的接地電阻小于 2?,接地極最好埋在距建筑物 10 ~ 15m 遠(yuǎn)處,且 PLC 系統(tǒng)接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)相距 10m 以上。信號(hào)源接地時(shí),屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地;不接地時(shí),應(yīng)在PLC側(cè)接地;信號(hào)線中間有接頭時(shí),屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理,一定要避免多點(diǎn)接地;多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對(duì)絞總屏電纜連接時(shí),各屏蔽層應(yīng)相互連接好,并經(jīng)絕緣處理。選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)。在 PLC 控制系統(tǒng)中,具有多種形式的“地”,主要有:
信號(hào)地:是輸入端信號(hào)元件-傳感器的地
交流地:交流供電電源地 N 線,通常是產(chǎn)生主要噪聲的地方
屏蔽地:一般為防止靜電、磁場(chǎng)感應(yīng)而設(shè)置的外殼或金屬絲網(wǎng),通過專門的銅導(dǎo)線將其與地相連。
保護(hù)地:一般將機(jī)器設(shè)備外殼或設(shè)備內(nèi)獨(dú)立器件的外殼接地,用以保護(hù)人身安全和防護(hù)設(shè)備漏電。
以上幾種情況現(xiàn)場(chǎng)沒有解決好可以選適合自己使用的隔離器產(chǎn)品解決共地干擾問題。
4.2 DCS 系統(tǒng)的接地:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的“地”有兩類。其一是設(shè)備的外殼及屏蔽層,通常與大地相連。接地的目的一是避免機(jī)殼帶電而影響人員及設(shè)備的安全,二是保持機(jī)殼及屏蔽層與大地等電位,起到屏蔽外部電磁場(chǎng)干擾的作用。另一類是電源或信號(hào)的參考地位。在微機(jī)控制系統(tǒng)中,即有模擬量信號(hào),又有數(shù)字量信號(hào),還有電源(直流)電壓的地端。這些信號(hào)的地最終就是直流電源的地。為防止公共阻抗產(chǎn)生的干擾,采用“匯流條分別走線”進(jìn)行處理,即在電路中把模擬地與數(shù)字地分開,采用匯流條分別走線,最終在一點(diǎn)把兩個(gè)地接在一起。信號(hào)的屏蔽層采用單點(diǎn)接地原則,可以防止不同接地點(diǎn)之間的電位差(Ucm)通過屏蔽層形成電流回路,產(chǎn)生干擾。
不同型式的 DCS 系統(tǒng)對(duì)接地要求不同,但歸根結(jié)底是滿足“一點(diǎn)接地”的要求。整個(gè)接地系統(tǒng)最終只有一點(diǎn)接到接地網(wǎng)上,并滿足接地電阻的要求。DCS 系統(tǒng)的接地要求應(yīng)該是確定的、完整周全的,不能為迎合用戶的不同要求而改變。
電廠環(huán)境下,要求 DCS 有較強(qiáng)的抗干擾能力,用戶希望接地方式及接地電阻的要求寬松一些。 但只有嚴(yán)格按廠家要求實(shí)施系統(tǒng)接地,才可保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,也方便在某些故障情況下盡早排除不良接地因素。
下面以XX電廠控制系統(tǒng)(Symphony)接地特點(diǎn)為例進(jìn)行分析:
本工程不設(shè)置單獨(dú)的 DCS 接地系統(tǒng),Symphony 系統(tǒng)的過程控制柜之間通過接地電纜串聯(lián),最終點(diǎn)由電源機(jī)柜處單點(diǎn)接到電氣接地網(wǎng),接地點(diǎn)半徑 5 米內(nèi)無大電流、電壓?jiǎn)⑼TO(shè)備的接地點(diǎn),要求整個(gè)接地線纜至接地點(diǎn)的電阻小于 5Ω。從電源至分配盤及從分配盤至模件柜的供電電纜應(yīng)使用3芯電纜,分別作為火線、中線和地線,中線與地線在電源出口處短接,并將此短接點(diǎn)使用扁平接地銅纜連接到最近的可靠的建筑接地系統(tǒng)上(見注 2),除此以外中線和地線在其他任何地方都不應(yīng)再短接。使用雙路電源時(shí),兩個(gè)電源最好在同一點(diǎn)接地。
4.2.1 Symphony 系統(tǒng)中,無論是單元機(jī)組的環(huán)路設(shè)備還是公用系統(tǒng)環(huán)路設(shè)備,其接地均較為簡(jiǎn)單。即使其物理位置分散,也不需要單獨(dú)的接地網(wǎng)。Symphony 系統(tǒng)的接地系統(tǒng)包括兩部分:一路為交流地(安全地)系統(tǒng),它為故障和高頻噪聲提供了一個(gè)低阻抗的排泄通道,并使設(shè)備外殼保持與地等電位,保證人員不受電器傷害。一路為直流地(信號(hào)地)系統(tǒng),它為數(shù)字式過程控制系統(tǒng)建立一個(gè)零參考電位,同時(shí)能有效消除高頻噪聲。
4.2.2 接地極使用廠內(nèi)的地網(wǎng)地極,它是與大地良好接觸的導(dǎo)體,通常使用埋入地下的—根或一組 銅棒。SYMPHONY 系統(tǒng)要求接地極的電阻小于 5 歐姆。接地極距建筑物及接地極之間的距離應(yīng)不小于接地極的長度;與建筑地極或其他地極要大于 5 米;距離避雷針地極、大型電力設(shè)備的地極,大型開關(guān)設(shè)備、旋轉(zhuǎn)機(jī)械或其它干擾源應(yīng)大于 10 米。地極上不能連接其它設(shè)備。在嚴(yán)寒地區(qū),接地極必須延伸到凍土層以下。
4.2.3 連接控制系統(tǒng)與接地極的接地導(dǎo)體使用多芯絕緣銅導(dǎo)線,在 150 米電氣距離內(nèi),接地線的截面參見相關(guān)要求。用戶應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況決定。
4.2.4 接地導(dǎo)線與地極不要使用螺栓連接,應(yīng)該采用焊接方式。以避免振動(dòng)、腐蝕、金屬熱脹冷縮等造成接觸不良。Symphony 系統(tǒng)內(nèi)各機(jī)柜柜體應(yīng)與金屬安裝底座有可靠的電氣連接(可采用焊接法安裝機(jī)柜或螺栓連接輔以點(diǎn)焊),金屬安裝底座必須與整個(gè)建筑的接地系統(tǒng)有可靠的連接。
4.2.5 SYMPHONY 系統(tǒng)要求采用獨(dú)立的 220VAC 供電電源。即當(dāng)采用廠用電源或保安電源供電時(shí),用戶應(yīng)加隔離變壓器。在分配盤的電源進(jìn)線處,接地線與中性線須可靠短接,接地線與火線、中線同時(shí)布線接至 SYMPHONY 系統(tǒng)用電設(shè)備的接線端子。
4.2.6 對(duì)于沒有電源輸入的設(shè)備,如 I/O 端子柜,應(yīng)用采絕緣銅導(dǎo)線將機(jī)柜接地螺栓與其供源 的相鄰模件柜的接地螺栓相連。機(jī)柜安裝底座應(yīng)與機(jī)柜等電位。
4.2.7 交/直流接地可共用一個(gè)接地極,當(dāng)采用二個(gè)接地極時(shí),其間的電阻應(yīng)小于 l 歐姆。各控制柜的交流地、直流地分別以星形接地方式匯集,最后接入同一地網(wǎng)(本工程為全廠電氣接地網(wǎng))。接地電阻要求小于5 歐姆。
4.2.8 在機(jī)柜底部有直流公共排以供連接直流接地,此直流公共排在機(jī)柜內(nèi)與交流地和機(jī)柜是隔離的。以與直流接地極相連的接地排為中心,星型連接各個(gè)模件柜的直流公共排。各端子柜與其相應(yīng)的模件柜也用星型接法連接。
4.2.9 在有遠(yuǎn)程布置的機(jī)柜的系統(tǒng)中,遠(yuǎn)程機(jī)柜可使用自己的接地極,但接地要求是一致的,該接地極應(yīng)與 DCS 主接地極在同一個(gè)地網(wǎng)上。
4.2.10 統(tǒng)外部信號(hào)接線和屏蔽線與接地有關(guān)。屏蔽線應(yīng)該只在單端接地,在機(jī)柜側(cè)接地時(shí)接至機(jī)柜兩側(cè)的屏蔽棒上,該屏蔽棒與交流安全地連接在一起。
5 總結(jié)
控制系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問題,因此抗干擾措施通過合理的設(shè)計(jì)或電路中加裝隔離器使之更有效地抑制干擾、抗干擾,對(duì)有些干擾情況還需做具體分析,采取對(duì)癥下藥的方法,才能夠使控制系統(tǒng)正常工作。
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