本站原创摘 要 ：本文主要对接地不当造成控制系统干扰进行分析研究,进而提出相应的解决措施.虽然不同行业对接地的要求出现不一样,但是,不同行业接地的分类基本上是保持一致的,包括保护接地和工作接地,而保护接地包括防雷接地、安全接地、设备接地、高频接地,而工作接地包括信号回路接地、屏蔽接地.
关 键 词 ：接地不当 控制系统干扰 分析 保护接地 工作接地 解决措施
【分类号】：TM862
随着科学技术的发展,现代化设备被大量的引入到不同的行业中,虽然不同的行业对接地要求不同,但都会要求进行保护接地和工作接地两种接地类型,但是大多数行业未对接地引起重视,因此,为了使接地的设备稳定运行,应严格按照接地要求进行布线,避免因接地不当造成控制系统干扰.
一、接地的分类
(一)保护接地
一般情况下,保护接地分为防雷接地、安全接地、设备接地及高频接地,根据物理理论,电位（又称电压）是指已知的电势相对于地平面的电势差,由于不同地区电磁场的不同,导致地的电位是有变化的,但是,由于地的电位变化小,电位的变化对电的应用的影响没有引起人们的重视,以下对接地的保护接地类型进行探索.
1、防雷接地类型,受自然环境因素的影响,雷电在夏季是时常发生的,根据现代人的记录,产生的最大雷电流已达到269KA,这样的雷电流足以对人们造成人身伤害,因此,做好雷电流的保护措施是电气接地施工中最重要的问题.采用防雷接地措施,是指把产生的雷电流迅速传入到大地,从而防止雷电产生的电流对人和仪器设备造成的伤害.防雷接地的底部一般由两部分组成,包括埋藏在地下的接地体和连接电子设备与接地线的引体.通常情况下,建筑物的最底部都会设置预埋地的空间,对于建筑物的避雷设备（如避雷针）,采用扁钢焊把避雷设备接到建筑物最底部的预埋地处,偶尔也会接到宽阔的避雷塔上,从而实现防雷接地的目的.但是,若避雷设备的接地路径经过设备地、安全地,则容易造成雷电释放的电流产生的功率对人身和设备造成极大的伤害,因此,进行室外避雷接地时,应与室内的设备地、安全地保持一定的距离.
2、安全接地类型,安全接地是指为了防止人身伤害,进行防止设备漏电的一种接地,其属于隐蔽工程,一般在电路布线过程中完成安全接地步骤.日常使用所采用的单相电一般分为火线、零线、安全地,但是我国对于小范围的电路布线,都会把零线和安全地连接在一起,若是单路供电,采用这种方式可以正常通电,但进行测试设备时,由于测试设备和被测试设备都需要接地才能进行测试,采用零线和安全地连接在一起的方式,会导致零线和火线出现短接的现象,如果短接产生漏电的功率较小,一般会造成保险开关跳闸的现象,如果漏电的功率较大,则容易造成对人身和设备造成伤害,严重的会引发火灾的情况.因此,为了防止设备漏电对人身和设备造成的伤害,应严格根据电气的要求进行接地布线,若有两台或两台以上的电气设备一起工作使,采用隔离变压器的方式,使所有的电气设备的电源都被隔离开.
3、设备接地类型,设备接地又称为公共地,是指该区域所有数字信号的公共地,但大部分数字信号的传输一般采用的是不平衡传输形式,而少部分抗干扰数字信号采用的是差分对传输形式,数字信号的电平Ua一般通过该计算公式所得：Ua等于 ,其中 代表的是数字信号的电势,而 代表的是相对于地的电势.针对集成的控制系统,一般情况下,控制的数字信号为24V,少数的控制信号为48V,由于集成控制系统具有设备体积较大,系统线路布线多、复杂的特点,若工程师布线不细致,则容易造成控制系统受到干扰,遇到控制系统干扰的情况,很多工程师也束手无策,因为控制系统干扰故障具有随机性的特点,分析系统硬件、软件也很难找出原因,但对于TTL电平设备,由于线路设计时已做好接地和屏蔽的准备,这样电路受到的高频干扰相对于控制系统就较少.
(二)工作接地
工作接地是指使控制系统与相连的电路仪表都能正常运行,并且能保证仪表测量、仪表控制精度而设计的接地,其一般包括信号回路接地和屏蔽接地.对于信号回路接地,是指使各个变送器、开关量信号的直流电源负极端接地,信号回路接地的主要目的是为非隔离信号提供一个一致的信号参考点；对于屏蔽接地,是指通过仪表系统的部件降低电磁所产生的干扰,例如电缆中的屏蔽层、排干扰线,仪表的屏蔽接地端子.
二、设备接地不当造成控制系统干扰的原理分析
设备接地不当造成的控制系统干扰一般分为系统接地差和系统公共接地在高频地所引起的干扰,其模拟电路图如图1所示.针对系统接地差造成的控制系统干扰,从图中可以看出,S1和S2是电路两端路线的数字信号,其接地的是S1的系统地,而G是真正连接的大地,因此,其实际电位可以计算得出：
若逻辑系统的判断们低于V1的幅值,则控制系统容易产生干扰,甚至会导致控制系统出现逻辑错误,因为系统接地差往往会造成信号发生改变,导致控制系统产生干扰.
针对系统公共接地在高频地所引起的干扰,在进行预埋高频地时,应充分考虑该地区的地质结构,才可进行预埋地点与大地地层的电气连接.高频地是指为大功率的高频设备正常运行而连接的地,如果高频地连接不当,则容易造成控制系统显示错误,控制失效等现象,严重的会损坏大功率的高频设备,若干扰信号大于V1幅值,则控制系统激昂得不到准确的数据,进而造成控制系统出现错误的现象.
三、避免控制系统干扰的措施
接地不当将导致控制系统工作中发生紊乱的现象,其主要原因是由于空间辐射所造成的,对于电磁场比较恶劣的区域,电气控制系统应做好防止电磁辐射的措施,如控制系统应使用带有屏蔽层、排干扰的电缆,并且电缆屏蔽层的接地恰当,对于系统接地差造成控制系统干扰,其主要表现在局部接地不实和系统整体接地不实,因此,系统接地时,应地接牢靠.对于系统公共接地在高频地所引起的干扰措施,应重新布置高频地,并把高频地的不同地点,深埋到地下的深层土壤中,这样高频地和高频设备就能安全运行.
总结：
接地不当主要表现在设备接地不当造成的控制系统干扰,特别是系统公共接地在高频上引起的控制系统干扰,控制系统干扰导致系统工作紊乱,因此,在施工工程中,工程技术人员应对电气接地要求引起足够的重视,电气布线应细致,对接地不当造成控制系统干扰产生的原因进行深入分析,从而找出解决措施.