水泥生产线控制系统接地浅谈

水泥生产线控制系统接线浅谈二十世纪八十年代末期，国内水泥生产线逐步引进集散控制系统，完成水泥生产全线监视、控制和管理功能。控制系统的稳定运行成为电气自动化的核心要求。而合理、可靠的系统接地，是保证控制系统稳定性的重要容。因此必须对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极设计等方面，进行认真设计和统筹考虑。本文根据控制系统的设计规范要求，结合工程实际使用，对水泥生产线控制系统接地进行了讨论和简要的介绍，以供系统设计、安装、维护中参考。一、水泥生产线接地类型所谓接地就是将电路、单元与充作信号公共参考点的一等位点或等位面实现低阻抗连接。就接地的作用总的来说只有两种：一是保护人员和设备不受损害叫保护接地；二是抑制干扰叫工作接地（逻辑地、屏蔽地等）。对于装有安全栅防爆措施的系统如化工行业所用的系统，还要求有本安地。水泥生产线通常采用三类接地类型，即防雷接地、电气保护接地、小信号接地（仪表地）。控制系统接地中主要包含电气保护接地和小信号接地。=1\*GB2⑴ 电气保护接地

电气保护接地是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。控制系统所有的服务器机柜、现场控制站机柜等不带电的金属部分均应接入电气保护地，使机壳和地等电位，以保护设备和人身安全。此外，电气保护接地还可以防止静电的积聚，使静电有可靠的泄放通路。通常水泥生产线电气保护接地以主要工段的车间建筑为核心，分布电气保护接地极，然后各车间相连，构成全厂电气保护接地网，其接地电阻要求小于4Ω。=2\*GB2⑵小信号接地小信号接地最初应用于仪表系统中，对模拟量信号采取信号屏蔽接地，以保证测量和控制的稳定和精度。水泥生产线引入控制系统后，小信号接地同时也作为控制系统的工作接地。在水泥生产线中，通常在中央控制室附近布置小信号接地极阵列，再通过电缆与主要控制室的现场控制站或中控室相连，构成小信号等电位接地网，接地电阻≤1Ω。由于模拟量信号电缆进出控制系统，现场干扰同样会影响控制系统的控制稳定性和精度。因此信号线缆屏蔽层必须一端接地，防止形成闭合回路干扰。铠装电缆的金属铠不应作为屏蔽保护接地，必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地。实际工程运用中，针对不同控制系统接地要求的不同，通常使用系统工作负极浮空和工作负极接入小信号地两种方式。二、控制系统接地方式选择设置控制系统专用独立的接地网；设置控制系统专用接地网，经接地线、再接至电气保护接地网；利用电气保护接地网作为控制系统接地网，即与电气保护接地网共地；第一种类型，控制系统采用专用的接地网，即小信号接地网。设计中要求小信号接地网与厂区电气保护接地网之间的距离应在15m以上。全厂小信号接地等电位点间采用50～95mm2规格铜芯电缆连接并引至控制系统专用接地网，接地电阻≤1Ω。这种接地方式在国外总包工程中应用广泛且效果良好。例如我们在国外沙特NCC、NRCC及约旦AMCP工程中均采用此种方式。其缺点是：占地面积较大，投资高，电缆及接地网材料耗量大。第二种和第三种类型，实质上是把厂区电气保护接地与小信号接地相统一，构成全厂统一的保护和信号屏蔽网络；这种接地方式需要提高整个接地网络的接地电阻的要求，一般要求严格保证接地电阻≤1Ω。在国内水泥生产线设计中，我们在若干接地条件不佳的工程中采用了控制系统与厂区电气接地网共用接地的方式，也取得了良好的效果。接地整体投资相对于分立的接地网减少，同时适用于生产线布置较为紧凑和土壤接地条件不佳的状况。三、控制系统接地内容=1\*GB2⑴ 制系统电气保护接地：操作台、服务器机柜、UPS柜、配电柜、现场控制站机柜、现场I/O机柜、仪表柜均需设置电气保护接地螺钉及等电位接地排=2\*GB2⑵信号屏蔽及其接地：现场控制站机柜、现场I/O机柜、仪表柜均需设置小信号接地等电位排，并连接小信号接地网。模拟量输入/输出信号，选用阻燃型对绞铜网屏蔽计算机电缆。系统信号电缆的屏蔽层不得浮空，必须接地，其接地方式应符合下列规定：

a.当信号源浮空时，屏蔽层应在计算机侧接地；

b.当信号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地；

c.当放大器浮空时，屏蔽层的一端与屏蔽罩相连，另一端宜接共模地（当信号源接地时，接信号地。当信号源浮空时接现场地）。

d.当屏蔽电缆途经接线盒分断或合并时，应在接线盒内将其两端电缆的屏蔽层连接。=3\*GB2⑶对于外供交流电源的仪表（如电动执行器），其4～20mA信号必须通过有源信号隔离器转换，隔离器24VDC电源地与小信号等电位接地排联通。=4\*GB2⑷网络线及现场总线的屏蔽连接。中央控制室主机设备与现场控制站或I/O站之间存在必须的通讯连接。主要采用光纤和现场总线两种介质。采用光纤通讯介质的网络仅需考虑光电转换器件的供电电源接地可靠性，而采用现场总线通讯介质则需要对总线电缆的屏蔽层可靠连接小信号接地。四、控制系统接地材料及要求

（1）接地体与接地网干线的材料要求接地体和接地网干线所用钢材规格可按下表选用，若接地电阻满足不了要求时，也可选用铜材。如果接地体和接地网干线安装在腐蚀性较强的场所，应根据腐蚀的性质采取热镀锌、热镀锡等防腐措施或适当加大截面。名称扁钢圆钢等边角钢钢管规格（mm）25x4Φ14～2030x30x440x40x450x50x5Φ45xΦ3.5Φ57xΦ3.5 国外总包工程要求较高时或土壤状况不佳，考虑采用铜包钢接地极，可取得较好效果。

（2）接地连线要求控制系统的保护地和屏蔽地连线材料的选择要与接地极材料的选择相匹配。若采用钢材接地体和接地网，则接地连线材料应使用镀锌扁钢或圆钢；若采用铜材接地体和接地网，则接地连线材料应使用铜芯绝缘电线或电缆。我们认为在条件许可时，应优先选用铜材接地体和铜材接地连接线。用途导线规格接地支线铜芯绝缘电线电缆缆截面4~8mmm