淺議攪拌設備控制系統中的接地方法及要求

圣萍 封崇崇

摘要：隨著基礎建設的日益發展，在混凝土需求量不斷增長的同時，對混凝土的質量要求也越來越高。攪拌站作為混凝土生產的重要設備，其自動化控制系統在生產質量，生產安全和穩定運行中起著非常重要的作用。然而，混凝土攪拌站的實際工作環境往往比較惡劣和復雜，近年來由于雷電或其他干擾對自動化控制系統造成損害的事例屢見不鮮，這嚴重地影響了控制系統的正常運行。雖然影響混凝土攪拌站自動化控制系統正常運行的原因有很多，但其中主要是接地和防雷措施不夠完善而導致系統受損的。因此，無論從安全第一的原則，還是從經濟利益的角度，我們都必須采取全方位，多層次的綜合接地與防雷措施，以確保控制系統安全可靠，長期穩定地運行。

關鍵詞：攪拌站;控制系統;接地方法;接地要求;

1干擾的來源

干擾又稱噪聲，是竄入或疊加在系統電源、信號線上的與信號無關的電信號。干擾的出現，輕則會造成稱量系統的誤差、通訊中斷，嚴重的干擾（如雷擊，大的串模干擾）則可能會造成稱重傳感器、稱重儀表、工控機等設備的損壞。為了說明接地和防雷的作用，先說說攪拌站控制系統經常遇到的幾種干擾。

1.1信號線中引入干擾

當幾種信號在一起傳輸時，這些信號線之間均有分布電容存在，不經的信號會通過這些分布電容耦合到別的信號線上，造成信號相互之間的干擾，即在其它信號線中引入干擾。

1.2執行機構產生交變磁場引入干擾

附近大型用電設備的啟停，開關的閉合斷開等產生的火花會在其周圍產生很大的交變磁場。這些交變磁場即可以通過在信號線上耦合產生干擾。這些干擾如果超過容許范圍，也會影響系統的工作。

1.3雷擊引入的干擾

雷擊可能在系統周圍產生很大的電磁干擾，也可能通過各種線路引入干擾。

1.4帶電體漏電引入干擾

在一些用電能作為執行手段的執行機構中（如電動機，電動滾筒等），由于內部絕緣性能不是特別的好，也會引入很大干擾。

以上列舉了產生干擾的幾種原因，這些干擾如果得不到很好的抑制和防止，輕則影響控制系統的正常工作，重則會造成自動化控制系統癱瘓，甚至機械設備的損壞。

2 接地的分類

人們在長期的實踐工作中總結了很多干擾的抑制方法，如隔離，使用雙絞線等。但這些抑制方法中接地是最可靠也是必不可少的措施。

整個攪拌站自動控制系統除了工控機、PLC的供電線路外，還有很多各種類型的信號直接與它們相連。這些信號有：PLC的輸入，輸出開關量信號;稱重儀表;工控機與有儀表及其他控制器通訊的微電信號;甚至有時候系統中還會有交流信號直接通過互感器而接到工控機來的交流信號等等。這些信號中有四線制的，也有兩線制的。并且，各電氣元器件廠家為了保證自己的產品能夠在各種應用現場正常運行，提出了各種各樣的接地要求。為了讓大家對自動化控制系統接地的會面了解，筆者在此詳細地介紹一下各種接地。

2.1保護接地

保護接地是將控制系統中平時不帶電的金屬部分（如配電柜操作臺外殼等）與地之間形成良好的導電連接，或當絕緣擊穿和設備損壞時，保護接地作為電流流動的返回路徑，以保護設備和人身安全。由于自動化控制系統的動力供電是強電供電，通常情況下機殼等是不帶電的，當故障發生造成電源的供電火線與機外殼等導電金屬部件短路時，這些金屬部件或外殼就形成了帶電體，如果沒有很好的接地，那么這帶電體和地之間就有很高的電位差，如果人不小心碰到這些帶電體，那么就會通過人身形成通路，產生危險，同樣也會嚴重影響整個自動化控制系統的正常運行。因此，必須將金屬外殼和地之間做很好的連接，使機殼和地等電位。此外，保護接地還可以防止靜電的積聚。

2.2供電系統接地

混凝土攪拌站安裝基礎時，人們按照廠家提供的地基圖布置一個很大的地線網，通常整個攪拌站的控制系統的地接就是與這個地線網連在一起，而不是直接采用電力系統的地線。將電力系統地線和控制系統的所有地線分開是很有好處的。

2.3防雷接地

一般情況下控制系統防止雷擊干擾有兩種接地方式：

①對用于鋪設信號線的金屬電纜管或槽表面接地，以防止打雷時產生的耦合干擾。

②對于架空信號線，則必須在計算機輸入端子處采取防雷措施，如裝避雷器，加壓敏電阻、較強的濾波電路等來抑制其干擾。

3? 接地要求與方法

3.1接地線

接地線是攪拌控制系統中各電氣元器件或設備與接地母線之間的連線。所有接地線均為銅質絕緣導線，且截面應不小于2.5mm2。當控制系統布線電纜時，信息轉接插座的接地可利用電纜屏蔽層作為接地線連至每層的配線柜。若控制系統布線電纜采用穿鋼管或金屬線糟敷設時，鋼管或金屬線槽應保持連續的電氣連接，并應在兩端具有良好的接地。

3.2接地電阻

接地電阻是衡量接地系統好壞的一個重要參數。在攪拌站自動控制系統中，不同的電氣元器件的接地組態和要求不同，但大多元器件對接地電阻一般要求4歐姆以下，最好小于1歐姆。特別是稱量儀表和PLC的AG接地，其接地電阻應小于1歐姆，否則將嚴重影響PLC和A/D轉換模塊的轉換精度，使系統無法正常工作。

3.3接地方法

攪拌站控制系統中的各種電氣元器件和設備的接地，應在安裝位置處分別接地，匯于一點，然后用較粗銅質絕緣導線將各匯地點聯接起來，接到接地母線上。對采用屏蔽電纜的布線，所有屏蔽層應保持連續性，并應注意保證導線間相對位置不變。屏蔽層的配線設備端應接地，用戶端視具體情況直接接地，兩端的接地，應盡量連接至同一接地體。

所有外設必須從一條供電線上供電，而且一臺設備（攪拌站電控柜所連接的所有外設即工控主機系統，PLC，稱量儀表等）的電源必須從設備的供電分配器上取電，而不允許從其它地方取電，否則可能會燒壞接口甚至設備。

原則上不允許各稱重傳感器和其它的變送器在現場端接地，而都應將其負端在用戶端處一點接地。但有時現場端必須接地，這時，必須注意原信號的輸入端子（上雙端）絕對不許和計算機的接地線有任何電氣連接。而計算機在處理這類信號時，必須在前端采用有效的隔離措施。在相互通信的電路元件需要一個公共參考地，在設計和安裝時應盡量把計算機及其外圍設備緊密裝置在一起，并用通信抑制限制任何傳導數據線的電壓升高。另外，對開關量均是采用隔離的PLC，其內部邏輯地就是一個獨立的單元，與其它部分沒有電器連接，這種系統中往往不需要PG接地，而是保持內部浮空。所以，用戶在設計和施工接地系統時，一定要仔細閱讀產品的技術要求和接地要求。

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