水泥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)接地淺談

水泥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)接線淺談二十世紀(jì)八十年代末期，國內(nèi)水泥生產(chǎn)線逐步引進(jìn)集散控制系統(tǒng)，完成水泥生產(chǎn)全線監(jiān)視、控制和管理功能。控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行成為電氣自動(dòng)化的核心要求。而合理、可靠的系統(tǒng)接地，是保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要容。因此必須對(duì)系統(tǒng)接地方式、接地要求、信號(hào)屏蔽、接地線截面選擇、接地極設(shè)計(jì)等方面，進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌考慮。本文根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求，結(jié)合工程實(shí)際使用，對(duì)水泥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)接地進(jìn)行了討論和簡要的介紹，以供系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)中參考。一、水泥生產(chǎn)線接地類型所謂接地就是將電路、單元與充作信號(hào)公共參考點(diǎn)的一等位點(diǎn)或等位面實(shí)現(xiàn)低阻抗連接。就接地的作用總的來說只有兩種：一是保護(hù)人員和設(shè)備不受損害叫保護(hù)接地；二是抑制干擾叫工作接地（邏輯地、屏蔽地等）。對(duì)于裝有安全柵防爆措施的系統(tǒng)如化工行業(yè)所用的系統(tǒng)，還要求有本安地。水泥生產(chǎn)線通常采用三類接地類型，即防雷接地、電氣保護(hù)接地、小信號(hào)接地（儀表地）?？刂葡到y(tǒng)接地中主要包含電氣保護(hù)接地和小信號(hào)接地。=1\*GB2⑴ 電氣保護(hù)接地

電氣保護(hù)接地是為了防止設(shè)備外殼的靜電荷積累、避免造成人身傷害而采取的保護(hù)措施?？刂葡到y(tǒng)所有的服務(wù)器機(jī)柜、現(xiàn)場控制站機(jī)柜等不帶電的金屬部分均應(yīng)接入電氣保護(hù)地，使機(jī)殼和地等電位，以保護(hù)設(shè)備和人身安全。此外，電氣保護(hù)接地還可以防止靜電的積聚，使靜電有可靠的泄放通路。通常水泥生產(chǎn)線電氣保護(hù)接地以主要工段的車間建筑為核心，分布電氣保護(hù)接地極，然后各車間相連，構(gòu)成全廠電氣保護(hù)接地網(wǎng)，其接地電阻要求小于4Ω。=2\*GB2⑵小信號(hào)接地小信號(hào)接地最初應(yīng)用于儀表系統(tǒng)中，對(duì)模擬量信號(hào)采取信號(hào)屏蔽接地，以保證測量和控制的穩(wěn)定和精度。水泥生產(chǎn)線引入控制系統(tǒng)后，小信號(hào)接地同時(shí)也作為控制系統(tǒng)的工作接地。在水泥生產(chǎn)線中，通常在中央控制室附近布置小信號(hào)接地極陣列，再通過電纜與主要控制室的現(xiàn)場控制站或中控室相連，構(gòu)成小信號(hào)等電位接地網(wǎng)，接地電阻≤1Ω。由于模擬量信號(hào)電纜進(jìn)出控制系統(tǒng)，現(xiàn)場干擾同樣會(huì)影響控制系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性和精度。因此信號(hào)線纜屏蔽層必須一端接地，防止形成閉合回路干擾。鎧裝電纜的金屬鎧不應(yīng)作為屏蔽保護(hù)接地，必須是銅絲網(wǎng)或鍍鋁屏蔽層接地。實(shí)際工程運(yùn)用中，針對(duì)不同控制系統(tǒng)接地要求的不同，通常使用系統(tǒng)工作負(fù)極浮空和工作負(fù)極接入小信號(hào)地兩種方式。二、控制系統(tǒng)接地方式選擇設(shè)置控制系統(tǒng)專用獨(dú)立的接地網(wǎng)；設(shè)置控制系統(tǒng)專用接地網(wǎng)，經(jīng)接地線、再接至電氣保護(hù)接地網(wǎng)；利用電氣保護(hù)接地網(wǎng)作為控制系統(tǒng)接地網(wǎng)，即與電氣保護(hù)接地網(wǎng)共地；第一種類型，控制系統(tǒng)采用專用的接地網(wǎng)，即小信號(hào)接地網(wǎng)。設(shè)計(jì)中要求小信號(hào)接地網(wǎng)與廠區(qū)電氣保護(hù)接地網(wǎng)之間的距離應(yīng)在15m以上。全廠小信號(hào)接地等電位點(diǎn)間采用50～95mm2規(guī)格銅芯電纜連接并引至控制系統(tǒng)專用接地網(wǎng)，接地電阻≤1Ω。這種接地方式在國外總包工程中應(yīng)用廣泛且效果良好。例如我們在國外沙特NCC、NRCC及約旦AMCP工程中均采用此種方式。其缺點(diǎn)是：占地面積較大，投資高，電纜及接地網(wǎng)材料耗量大。第二種和第三種類型，實(shí)質(zhì)上是把廠區(qū)電氣保護(hù)接地與小信號(hào)接地相統(tǒng)一，構(gòu)成全廠統(tǒng)一的保護(hù)和信號(hào)屏蔽網(wǎng)絡(luò)；這種接地方式需要提高整個(gè)接地網(wǎng)絡(luò)的接地電阻的要求，一般要求嚴(yán)格保證接地電阻≤1Ω。在國內(nèi)水泥生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中，我們在若干接地條件不佳的工程中采用了控制系統(tǒng)與廠區(qū)電氣接地網(wǎng)共用接地的方式，也取得了良好的效果。接地整體投資相對(duì)于分立的接地網(wǎng)減少，同時(shí)適用于生產(chǎn)線布置較為緊湊和土壤接地條件不佳的狀況。三、控制系統(tǒng)接地內(nèi)容=1\*GB2⑴ 制系統(tǒng)電氣保護(hù)接地：操作臺(tái)、服務(wù)器機(jī)柜、UPS柜、配電柜、現(xiàn)場控制站機(jī)柜、現(xiàn)場I/O機(jī)柜、儀表柜均需設(shè)置電氣保護(hù)接地螺釘及等電位接地排=2\*GB2⑵信號(hào)屏蔽及其接地：現(xiàn)場控制站機(jī)柜、現(xiàn)場I/O機(jī)柜、儀表柜均需設(shè)置小信號(hào)接地等電位排，并連接小信號(hào)接地網(wǎng)。模擬量輸入/輸出信號(hào)，選用阻燃型對(duì)絞銅網(wǎng)屏蔽計(jì)算機(jī)電纜。系統(tǒng)信號(hào)電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，其接地方式應(yīng)符合下列規(guī)定：

a.當(dāng)信號(hào)源浮空時(shí)，屏蔽層應(yīng)在計(jì)算機(jī)側(cè)接地；

b.當(dāng)信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地；

c.當(dāng)放大器浮空時(shí)，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地（當(dāng)信號(hào)源接地時(shí)，接信號(hào)地。當(dāng)信號(hào)源浮空時(shí)接現(xiàn)場地）。

d.當(dāng)屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分?jǐn)嗷蚝喜r(shí)，應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接。=3\*GB2⑶對(duì)于外供交流電源的儀表（如電動(dòng)執(zhí)行器），其4～20mA信號(hào)必須通過有源信號(hào)隔離器轉(zhuǎn)換，隔離器24VDC電源地與小信號(hào)等電位接地排聯(lián)通。=4\*GB2⑷網(wǎng)絡(luò)線及現(xiàn)場總線的屏蔽連接。中央控制室主機(jī)設(shè)備與現(xiàn)場控制站或I/O站之間存在必須的通訊連接。主要采用光纖和現(xiàn)場總線兩種介質(zhì)。采用光纖通訊介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)僅需考慮光電轉(zhuǎn)換器件的供電電源接地可靠性，而采用現(xiàn)場總線通訊介質(zhì)則需要對(duì)總線電纜的屏蔽層可靠連接小信號(hào)接地。四、控制系統(tǒng)接地材料及要求

（1）接地體與接地網(wǎng)干線的材料要求接地體和接地網(wǎng)干線所用鋼材規(guī)格可按下表選用，若接地電阻滿足不了要求時(shí)，也可選用銅材。如果接地體和接地網(wǎng)干線安裝在腐蝕性較強(qiáng)的場所，應(yīng)根據(jù)腐蝕的性質(zhì)采取熱鍍鋅、熱鍍錫等防腐措施或適當(dāng)加大截面。名稱扁鋼圓鋼等邊角鋼鋼管規(guī)格（mm）25x4Φ14～2030x30x440x40x450x50x5Φ45xΦ3.5Φ57xΦ3.5 國外總包工程要求較高時(shí)或土壤狀況不佳，考慮采用銅包鋼接地極，可取得較好效果。

（2）接地連線要求控制系統(tǒng)的保護(hù)地和屏蔽地連線材料的選擇要與接地極材料的選擇相匹配。若采用鋼材接地體和接地網(wǎng)，則接地連線材料應(yīng)使用鍍鋅扁鋼或圓鋼；若采用銅材接地體和接地網(wǎng)，則接地連線材料應(yīng)使用銅芯絕緣電線或電纜。我們認(rèn)為在條件許可時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用銅材接地體和銅材接地連接線。用途導(dǎo)線規(guī)格接地支線銅芯絕緣電線電纜纜截面4~8mmm