關(guān)于自控系統(tǒng)的接地問題探討

駱睿智

摘 要：隨著社會(huì)和科技的不斷進(jìn)步，自控系統(tǒng)技術(shù)也愈加的成熟，現(xiàn)在人們也慢慢的認(rèn)識到了自控系統(tǒng)的重要性。自控系統(tǒng)的核心便是計(jì)算機(jī)，并且還有很多傳感器以及綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)Ρ粰z測的設(shè)施和對象集中的進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)行分散管理和操作，從而達(dá)到節(jié)能、舒適、安全和經(jīng)濟(jì)的目的。文章主要分析了自控系統(tǒng)干擾的來源和自動(dòng)系統(tǒng)接地的分類，對其安裝過程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了研究，希望能夠解決自動(dòng)系統(tǒng)接地存在的問題，推動(dòng)其更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自控系統(tǒng)；接地；干擾；影響；注意事項(xiàng)

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0088-02

在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，系統(tǒng)抗干擾方面的能力會(huì)給系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性造成重要的影響。現(xiàn)在自控系統(tǒng)發(fā)展呈現(xiàn)出了多元化的趨勢，這也讓干擾源越來越多，形式也在不斷的增加。此外，自控系統(tǒng)中存在的“地”的形式也比較多，比如說信號地、數(shù)字地、保護(hù)地、模擬地、屏蔽地等等。接地的質(zhì)量和方式都會(huì)給系統(tǒng)本身的抗干擾性造成重要的影響，所以，必須分析自控系統(tǒng)接地方面的問題以及自控系統(tǒng)抗干擾方面的技術(shù)。

1 自控系統(tǒng)干擾的主要來源

1.1 空間輻射帶來的干擾

空間輻射電磁場產(chǎn)生的設(shè)備包含了無線廣播、電氣設(shè)備、電力網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)等一些高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，一般情況下可以將其稱為輻射干擾，其分布比較的復(fù)雜，并且其對儀表控制系統(tǒng)造成的影響途徑包含了兩種。首先是直接對內(nèi)部進(jìn)行輻射，通過電路感應(yīng)而出現(xiàn)的干擾，這種方式會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)連接中的很多回路工作不正常，影響的面積也比較大；其次，給通信線路和外圍設(shè)備造成影響，外部磁場產(chǎn)生的感應(yīng)會(huì)給測量信號造成影響，若是測量信號比較的弱，影響會(huì)更加明顯。產(chǎn)生輻射干擾的原因和現(xiàn)場設(shè)備布置、設(shè)備電磁場的大小以及頻率有著直接的關(guān)系，在保護(hù)的時(shí)候一般會(huì)采取局部屏蔽電纜、屏蔽電纜以及高壓泄放原件的方式。

1.2 系統(tǒng)外引線造成的傳輸干擾

①電源造成的干擾。在給自控系統(tǒng)進(jìn)行正常供電的時(shí)候，其電源往往是電網(wǎng)，但是電網(wǎng)的覆蓋范圍比較廣泛，其會(huì)受到空間電磁的干擾，從而導(dǎo)致線路上面出現(xiàn)感應(yīng)電壓。特別是電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生的變化，比如說電梯起停、開關(guān)操作浪涌、交直流傳動(dòng)裝置導(dǎo)致的諧波以及電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等等，都會(huì)給電源造成干擾。

②信號線產(chǎn)生的干擾。在自控系統(tǒng)中，連接的信號傳輸線種類比較多，這些傳輸線除了能夠進(jìn)行信息的傳遞，還會(huì)導(dǎo)致外部的干擾信號侵入到系統(tǒng)中，給系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響。這種干擾的途徑主要包含了兩種，分別是通過信號儀表共用以及變送器供電電源帶來的干擾以及信號線受到空間電磁輻射感應(yīng)造成的干擾，這種干擾比較的嚴(yán)重。信號引入造成的干擾會(huì)給I/O信號工作造成影響，導(dǎo)致其精度下降比較嚴(yán)重，甚至?xí)?dǎo)致元器件出現(xiàn)損傷。若是系統(tǒng)的隔離性能比較差，還會(huì)導(dǎo)致信號之間互相的干擾，共地系統(tǒng)總線會(huì)出現(xiàn)回流的情況，邏輯數(shù)據(jù)受到影響會(huì)發(fā)生一定的變化以及誤動(dòng)，若是比較嚴(yán)重，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓的情況。

③接地系統(tǒng)混亂會(huì)導(dǎo)致干擾的出現(xiàn)。要提高電子設(shè)備電磁的兼容性，便必須做好接地工作，若是接地正確，不但會(huì)給電磁干擾造成影響，還會(huì)給設(shè)備干擾造成一定的抑制，若是接地錯(cuò)誤，反而會(huì)將干擾信號引入進(jìn)來，給系統(tǒng)的正常工作造成嚴(yán)重的干擾。

此外，大地、接地線以及屏蔽層可能會(huì)構(gòu)成閉合環(huán)路，若是受到變化磁場的影響，屏蔽層中也會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，給信號回路造成嚴(yán)重的干擾。若處理其他接地和系統(tǒng)接地的時(shí)候比較混亂，那么產(chǎn)生的地環(huán)流可能會(huì)在地線上面出現(xiàn)電位分布不等的情況，給模擬電路以及邏輯電路的工作造成重要的影響。

2 自控接地系統(tǒng)的主要分類

2.1 TN-S系統(tǒng)

這個(gè)接地系統(tǒng)本身是一個(gè)PE線和三相四線結(jié)合的接地系統(tǒng)。若存在獨(dú)立變配電所，那么可以將這種系統(tǒng)使用進(jìn)去。這個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)便是保護(hù)接地線PE以及中性線N除了在變壓器的中性點(diǎn)存在共同接地之外，其他地方不具備電氣連接。其中PE是不帶電的，N是帶電的，這個(gè)系統(tǒng)的基準(zhǔn)電位比較的可靠和安全。若是計(jì)算機(jī)等一系列的電氣設(shè)備沒有比較特殊的要求，那么都可以將這種接地系統(tǒng)使用進(jìn)去。在自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及實(shí)施的時(shí)候，還應(yīng)該根據(jù)需要考慮到屏蔽接地以及防靜電接地方面的要求。

2.2 TN-C-S系統(tǒng)

這個(gè)系統(tǒng)包含了兩個(gè)重要的接地系統(tǒng)，第一部分的組成是TN-C系統(tǒng)，第二部分的組成則是TN-S系統(tǒng)，分界面是PE線以及N線的連接點(diǎn)。進(jìn)戶之前往往使用的是TN-C系統(tǒng)，在進(jìn)戶的時(shí)候，需要進(jìn)行重復(fù)接地，進(jìn)戶之后則使用TN-S系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中帶電的是中性線N，而PE則沒有電。這個(gè)接地系統(tǒng)的安全性比較高，只要我們使用接地引線，都能夠在接地體中引出去。

3 在安裝接地系統(tǒng)的時(shí)候需要注意的問題

3.1 重視設(shè)備和自控系統(tǒng)之間的接口

在進(jìn)行自控系統(tǒng)施工的時(shí)候，首先必須重視設(shè)備和自控系統(tǒng)之間的接口。這會(huì)直接給自控系統(tǒng)指令作用的發(fā)揮造成重要的影響。這便要求在施工的時(shí)候必須對設(shè)備供應(yīng)商以及業(yè)主提出接口方面的要求。在設(shè)備進(jìn)場的時(shí)候，還應(yīng)該做好設(shè)備的檢查工作，確保進(jìn)場的設(shè)備都能夠滿足安裝的需要。

3.2 安裝傳感器的位置以及方法

傳感器可以說是自控系統(tǒng)的眼睛，傳感器的工作情況，會(huì)直接給自控系統(tǒng)被控對象的實(shí)際控制效果造成影響。在自控系統(tǒng)中，特別是接地的時(shí)候，系統(tǒng)若是出現(xiàn)故障，那么原因經(jīng)常是傳感器出現(xiàn)故障。傳感器出現(xiàn)故障的原因和傳感器安裝的方法和位置有著直接關(guān)系，若是施工的時(shí)候，不保證傳感器安裝方法的正確性和安裝的位置，會(huì)直接給自控系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響。

3.3 模擬地以及數(shù)字地的處理

數(shù)字信號本身的電力強(qiáng)度便比較強(qiáng)，并且還是高低電平跳變，這也直接導(dǎo)致了數(shù)字地中的電流尖峰以及噪聲比較大。模擬信號本身的電流比較弱，為了避免二者之間出現(xiàn)共阻抗耦合干擾，必須將二者分開設(shè)置。所有模擬電路以及電源去耦電容都應(yīng)該分開，并通過分開的銅箔、印刷板或者導(dǎo)線連接在一起，而邏輯電路以及數(shù)字地的地都應(yīng)該在另外的一點(diǎn)上進(jìn)行連接。這樣可以避免數(shù)字電路以及模擬電路因?yàn)楣驳鼐€而出現(xiàn)互相干擾的情況。

3.4 合理的處理高頻電路

在處理高頻電路的時(shí)候，應(yīng)該講多點(diǎn)接地方式使用進(jìn)去，地線系統(tǒng)一般會(huì)和機(jī)殼相連接，也經(jīng)常會(huì)將導(dǎo)電條連接成為網(wǎng)絡(luò)，或者是使用金屬網(wǎng)板來作為地線。為了更好的將電路地電位降低，每個(gè)線路中的地線都應(yīng)該盡量的縮短，這樣能夠起到降低接地線抗阻的作用。多點(diǎn)接地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)明顯，并且接地線比較短，在其接地線上面可能出現(xiàn)高頻駐波現(xiàn)象會(huì)有明顯的降低。但是接地點(diǎn)比較多，設(shè)備中的地線回路會(huì)有明顯的增加，其會(huì)干擾低電平信號，導(dǎo)致不良影響的出現(xiàn)。這便要求必須做好高頻線路的處理工作，降低接地過程中的干擾，發(fā)揮自控系統(tǒng)的作用。

4 結(jié) 語

在系統(tǒng)安全運(yùn)行的過程中，自控系統(tǒng)本身的整體性和可靠性會(huì)給其安全運(yùn)行造成重要的影響，而其中的關(guān)鍵便是系統(tǒng)的抗干擾能力，這便要求必須根據(jù)需要做好抗干擾技術(shù)的研究。本文主要研究了自控系統(tǒng)中出現(xiàn)干擾的原因，分析了自控系統(tǒng)的分類，最后探究了接地系統(tǒng)安裝過程中的注意事項(xiàng)，希望能夠提高我國自控系統(tǒng)的控制水平，給系統(tǒng)安全運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

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