隨著DCS、PLC的廣泛應用，儀表系統的接地已經成為儀表工程設計的一個組成部分。儀表及控制系統的可靠性直接影響到生產裝置安全、穩定的運行，系統的抗干擾能力是關系到整個系統可靠運行的關鍵。特別是采用分散控制系統，若不考慮和處理好現場電磁干擾和兼容問題，一方面要求生產制造單位提高系統抗干擾能力；另一方面，要求工程設計、安裝施工和使用維護單位引起高度重視。

1

DCS、PLC控制系統接地的重要性

1）保護接地：保護設備和人身安全。
2）工作接地：保證儀表精確、可靠地正常工作。
（1）信號回路接地；分兩種類型：一是儀表、PLC、DCS、計算機系統等電子設備本身結構造成的事實上的接地；一是為抑制干擾而設置接地。
（2）屏蔽接地：抑制電容性耦合干擾，降低電磁干擾的部件的一種有效措施。

在儀表系統中要做屏蔽的接地的有：
a、導線的屏蔽層、排擾線；
b、儀表上的屏蔽接地端子；

c 、未作保護接地而起屏蔽作用的金屬導線管、金屬匯線槽及金屬儀表外殼。
（3）本安儀表系統接地。這種接地除了具有抑制干擾的作用外，還有使儀表具有本安性質的措施之一。
本安儀表系統的本安性能是借助于安全柵的隔離和能量限制作用，以保證進入危險的能量限制在安全定額以下，從而達到安全火花型的防爆性能。

2

控制系統接地設計

控制室內的儀表接地系統由接地線、接地匯流排、公用連接板、接地體等幾部分組成。

接地系統設計中應遵守的原則、接地體的設置以及接地線等有關問題介紹如下：

由于地電位差的存在，如果出現一個以上的接地點就會形成回路，使儀表引入干擾，所以同一信號回路、同一屏蔽層或排擾線只能有根據一個接地點，不能有一個以上的接地點，除了既定接地以外，其他部位應與一切金屬構件絕緣。

2、接地體的設置

儀表接地系統的保護接地一般情況下宜和電力系統的接地體共用，不必單獨設置接地體。

儀表系統工作接地體的設置有三種處理方式：

• 單獨設置的儀表系統接地體

• 廠區電氣系統接地網

• 電氣系統在不同裝置或不同界區分設的接地分配器。

采取何種方式，應根據具體情況決定。

下面幾種情況推薦單獨設置接地體：

• 需要單獨設置的本質安全儀表系統；

• 需要單獨設置的DCS或計算機系統；

• 電氣系統接地網接地電阻不能滿足儀表系統接地要求時；

• 土壤電阻率高，接地電阻不能達到設計值的場所，例如砂地、巖石或干燥地區；

• 周圍環境存在嚴重的電磁干擾；

• 所選用的儀表對躁聲相當敏感，抗干擾要求高，如電磁流量計等；

• 控制室與電力系統接地體距離較遠，若共用接地體，會使接地線過長，給施工維護帶來不便；

• 單獨設置接地體較為經濟合理時。

從抑制干擾的觀點，防止電力系統對儀表的干擾，把兩個系統的接地完全分開，各自設置接地體，對儀表的防干擾是有利的。但從工程觀點看，單獨設置接地體比共用接地體投資大，費鋼材，占地面積大，安裝維護麻煩。一般，除上述特殊情況外，儀表接地系統可以和電力系統共用接地體而不必單獨設置。

3、接地電阻

接地體或自然接地體的對地電阻和接地線電阻的總和稱為接地電阻。

儀表系統的保護接地電阻，一般為4Ω，最高不宜超過10Ω。當設置有高靈敏度接地自動報警裝置時，如漏電開關，接地電阻值可大于10Ω。

PLC主要用于開關量的檢測控制，它的輸入、輸出模塊大多具有光電隔離功能，因而接地要求相對比較低。用于模擬量檢測控制的DCS系統，接地要求相對比較高。

當信號回路多點接地時，由于地點位的不同，會在信號傳輸中引起誤差。但也有一些信號回路不接地的浮動工作地系統。

儀表系統的接地連線，除可引向單獨設置的儀表系統接地體、廠區電氣系統接地網以外，還可以引向電氣系統在不同裝置或不同界區分設的接地分配器。

接地支線、接地分干線和接地總干線的截面數值選擇。

儀表盤、儀表柜、控制柜上需要接地的儀表，應連接到接地端子或接地匯流排。接地匯流排宜采用25mm×6mm的銅條，應設置絕緣支撐。

3

DCS控制系統接地

DCS合理、可靠的系統接地，是DCS系統非常重要的內容。為了保證DCS系統的監測控制精度和安全、可靠運行，必須對系統接地方式、接地要求、信號屏蔽、接地線截面選擇、接地極布置等方面，進行認真統籌考慮。

DCS接地基本要求

DCS系統接地是為了保證當進入DCS系統的信號、供電電源或DCS系統設備本身出現問題時，有效的接地系統能承受過載電流并可以迅速將過載電流導入大地。接地系統能夠為DCS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個控制系統提供公共信號參考點（即參考零電位）。當接地系統發生問題時(接地電阻過大，多點接地，接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設備相接觸等)，會造成人員的觸電傷害及設備的損壞，據了解，有些DCS系統經常“死機” (或不明原因的“死機”)，大多是因為接地系統不良或存在問題所引起的。因此，完善、可靠、正確的接地，是DCS系統能夠安全、可靠和良好運行的關鍵。

DCS接地分類

在一般情況下，DCS控制系統需要兩種接地：保護地和工作地（邏輯地、屏蔽地等）。對于裝有安全柵防爆措施的系統如化工行業所用的系統，還要求有本安地。

• 保護地：（CG，Cabinet Grounding） 是為了防止設備外殼的靜電荷積累、避免造成人身傷害而采取的保護措施。DCS系統所有的操作員機柜、現場控制站機柜、打印機、端子柜等均應接保護地。保護地應接至廠區電氣專業接地網，接地電阻小于4Ω。

• 邏輯地：也叫機器邏輯地、主機電源地，是計算機內部的邏輯電平負端公共地，也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負5伏、正負12伏的負端。需要接入公共接地極。

• 屏蔽地：（AG，Analog Grounding） 也叫模擬地，它可以把現場信號傳輸時所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號精度。DCS系統中信號電纜的屏蔽層應做屏蔽接地。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作為屏蔽保護接地，必須是銅絲網或鍍鋁屏蔽層接地。接入公共接地極。

• 本安地：應獨立設置接地系統，接地電阻≤4Ω。本安地的接地系統應保持獨立，與廠區電氣地網或其它儀表系統接地網的距離應在5m以上。

DCS對公共接地極（網）的要求

• 當廠區電氣接地網對地分布電阻≤4Ω時，可將廠區電氣接地網當著DCS系統的公共接地極（網）。

• 當廠區電氣接地網接地電阻較大或雜亂時，應獨立設置接地系統，即為DCS系統的公共接地極（網）。

• 沒有本安地接入的公共接地極（網）的對地分布電阻小于4歐姆；有本安地的小于1歐姆。接地總干線的線路阻抗小于0.1歐姆。

• 接地極周圍15米內無避雷地的接入點，8米內無 30KW 以上的高低壓用電設備外殼的接入點。當現場無法滿足該條件時，防雷保護地通過避雷器/沖擊波抑制器與公共接地極的主干線相連。電焊地切勿與公共接地極及其接地網搭接在一起，二者應距離10米以上。

DCS系統接地原則

• DCS系統設置的接地裝置

1. 操作臺、打印臺、服務器柜：設有保護地螺釘。

2. 繼電器柜、UPS柜、配電柜：設有保護地螺釘。

3. DCS的I/O機柜：設有屏蔽接地匯流排，保護地螺釘。系統地(+24V地)懸浮。

4. 儀表柜、手操盤臺：設有屏蔽地接地匯流排，保護地螺釘。

5. 安全柵柜：設有屏蔽地接地匯流排，本安地接地匯流排，保護地螺釘。

• 信號屏蔽及其接地

根據有關技術規定要求，計算機或 DCS系統信號電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，其接地方式應符合下列規定：

1. 當信號源浮空時，屏蔽層應在計算機側接地；

2. 當信號源接地時，屏蔽層應在信號源側接地；

3. 當放大器浮空時，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地(當信號源接地時，接信號地。當信號源浮空時接現場地)。

4. 當屏蔽電纜途經接線盒分斷或合并時，應在接線盒內將其兩端電纜的屏蔽層連接。

DCS系統接地方式

• 利用電氣接地網作為DCS接地網，即與電氣接地網共地；

• 設DCS系統專用獨立的接地網；

• 設DCS專用接地網，經接地線、再接至電氣接地網；由于第三種接地方式與第二種接地方式有較多相同處，過去，計算機或DCS系統曾經較多的采用過專用的接地網。但這種接地方式存在的缺點是：占地面積太大，投資高，電纜及接地網鋼材耗量大，距廠房有相當的距離(因不易在廠房內找到合適的位置)，管理、維護、測量及查找接地極和接地線不方便，且效果不甚良好。根據實際運行表明，設置專用的DCS接地網是既困難又不安全的。

4

PLC控制系統接地

一般要求

①系統接地必須良好，對于PLC控制系統，接地電阻應小于4Q。
②接地線必須有足夠大的線徑，獨立安裝的PLC基本單元，應使用截面積在2.5nim2以上的黃／綠線與系統保護接地線(PE)連接。
③模塊化結構的PLC，各模塊與機架間一般可以通過模塊本身的接地連接端，使得各模塊與嘰架間保持良好的接地，但機架與系統保護地之間應保證接地良好，應使用截面積在2.5mm2以上的黃／綠線與系統保護接地線(PE)連接。

④系統中的其他控制裝置（如驅動器、變頻器等）的接地必須同樣符合規范，并獨立接地。
⑤系統中的各類屏蔽電纜的屏蔽層、金屬軟管、走線槽（管）、分線盒等均必須保證接地良好。

不同接地的處理

在PLC系統中，主要有以下幾種與接地有關的常用“地”，需要根據不同的情況進行分別處理。

模擬信號地是指系統中各類模擬量的OV端，如用于驅動器（變頻器）的速度給定電壓輸出、測速反饋輸入、傳感器輸入等。

模擬信號通常采用差動輸出／輸入，各信號間的OV各自獨立，因此，模擬信號地一般不允許進行相互間的連接，也不允許與系統的PE線進行連接。

用于模擬量輸入／輸出的連接線，原則上應使用帶有屏蔽的“雙絞”電纜，屏蔽電纜的屏蔽層必須根據不同的要求與系統的PE線連接。

（3）保護地

保護地是指系統中各控制裝置、用電設備的外殼接地，如電動機、驅動器的保護接地等。這些保護地必須直接與電柜內的接地母線（PE母線）連接，不允許控制裝置、用電設備的PE線進行“互連”。