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接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使 PLC 系统将无法正常工作。PLC 控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对 PLC 系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端 A、B 都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将更大。此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响 PLC 内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC 工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响 PLC 的逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。在一次控制柜装配完毕后上电检查,发现指示灯 220V 有微亮现象,当时以为线接错了,后来差线知道没有问题,测量电压,此指示灯有约 110V 电压,考虑这些,认为是电源线地线问题,将电源及控制柜地线进行基本接地后现象基本消除。对于 控制的地,我建议 严格按照规范来,单独接地。 。 。单点接地。 。 。尤其是 ET200 这类 DP 站的 DP 电缆的屏蔽地。否则经常会引起大面积的烧通讯口事件。尤其在电厂。很多时候,地就是零,零就是地。控制这类弱电的地要单独接。不能跟电气 强电的地混接。例如 DP 电缆的地,AI,AO 模块的信号参考地,CPU 直流开关电源的地,最好都接在一起,单独接 弱电地(仪表地) 。曾发生过就地控制柜 直接跟外部的金属设备壳体直接连接。那些设备直接跟大地连接,而强电的地也跟大地直接连接,更晕的是 电焊工过来修设备时,焊把线 直接跟旁边的金属设备的支柱连接做地,于是发生了,惨不忍睹的,烧了 3 个 ET200M 的 DP 口的事故。DP 通讯的接地也很重要啊,不过很多人都忽视了,呵呵。通常我们认为将 DP 通讯电缆的屏蔽层压接在 DP 接头的接地端就 OK 了,实际不然,此时的地是通过DP 通讯接口接地,一旦我们将 DP 接头从通讯口拔下来时,就变成浮地了,在插拔 DP 接头的时候很可能将 DP 通讯口烧掉。曾经碰到过这样一种现象,希望大家对以后的系统中接地有所重视!1.设备状况:现场 ET200 箱有 2 套扩展机架。但分别属于不同的系统,也可以说分别属于 2 个CPU;ET200 箱中只有一个保护接地铜排;工作地与保护地接到一起,即保留 ET200M 上的 PE 与 M 的连接片;2.问题出现:虽然 2 个 ET200 的扩展机架将接地连接到同一个接地排上,但只有一组 ET200 扩展机架通讯正常;另一个扩展机架通讯不上;3.原因:由于 2 个 CPU 的地没有接到一起,且与 ET200 扩展机架的接地不同,导致 ET200M 扩展机架的电位与 CPU 的电位有差异,影响通讯;4.解决办法:将所有控制系统的工作地统一。仪表类弱电的地 还是我们老生常谈的那 2 个作用。1.抑制干扰。本来是要把干扰电流,谐波电压 传递给能吸收电荷的“地” 类参考物去,使得自己的 地 是接近于真正的 地,0 电位,但是假如你接的 地排上本来就有电流,这下子可就晕了,信号跳动是难免的。因为你的地 已经不是“地” 了或者讲,你这时候的地 针对你要连接的仪表,PLC 而言,不是合格的地了。2.保护作用。电气类设备 强电的地 主要是壳体接地,防治触电的作用相对更大一些。但是弱电类设备 做好自己合格的接地 同时保证强电 做好自己合格的地。也是有很明显的保护作用的,典型的就是防治设备损坏。我们常用的设备,很多耐压才几十 V。即便是 ESD 指标高达上千 V 的,瞬间的高压冲击,还是可能会使得其废掉。例如电焊机的电流,瞬间很大,地排固然是能消除的,但是在电焊机起弧的瞬间,没法保证 地排上没电流。这时候不是 PLC 信号准不准的问题,是 PLC 的部分设备还能不能 “活”下来的问题。所以,我们弱电类的地是单独的,在直接接入大地之前,不跟任何的强电设备的 地 粘在一起的话。即便是 起弧时地线上的电流未能及时传递给大地,也不至于传递给 PLC,仪表,通讯口 这类脆弱的设备的地线上去。可以起到响应的保护作用。3.等电位参考最主要的是 让 PLC 要连接的设备 的参考地电位统一,在同一个水平线上。这样,外部设备的 电位变化 才能真实的传递到 PLC 中来有个现场,流量传感器的信号一直 跳变。而且 4 条管路上的 4 个流量计都跳变。怀疑旁边的,变压器,变频器等干扰源。将 PLC 柜的地 跟外部的地排断开-外部的地排统一过来的,接着变频柜,还连接着变压器的外壳。但是不起作用。现场的仪表显示盘的数值却很稳定。最逗的是现场其实还有很多的信号隔离器的。也没见信号稳定,仪表的屏蔽线 到信号隔离器的 PE 段也是接着的,最后只是把 所有隔离器的 PE 端统一接到 地排上,信号就稳定了,-注意,这时候,柜子整个的 地排 还没有跟 外部的接地母排连接就是说我的这个柜子 的总地是 浮空的,但是内部所有的地都是接在一起的,只是实现了等电位连接,信号就 OK 了。现场调试遇到的接地问题供大家一块分享(原创)现场有块用来调节配料皮带秤的仪表与 ET200M 通过两根两芯屏蔽电缆传送 4-20mA 信号,分别用于皮带秤的料量给定和瞬时流量反馈,并且信号线屏蔽层已做好接地,现场带料手动启动皮带秤,在皮带秤仪表上显示稳定的瞬时流量,但通过仪表输出的瞬时流量 4-20mA 信号到 ET200M 的 AI 模板却是不稳定的,波动较大。通过经验判断,这种情况大多数因干扰所致用电流表测量 4-20mA 信号,也是不稳定的,最初怀疑信号线接地没有处理好,重新将信号线屏蔽做了接地后,问题依然存在,这没有问题,那么问题出在 ET200M 模板上,检查模板的接地和配线均没有问题,索性将模板也更换了,还是不行,有点晕了,莫非皮带秤仪表有问题,随后现从生产线上拆下来一块仪表给换上,哈哈,应该没问题了吧!结果事与愿违,问题还是没有解决,这回彻底晕了,不知道从何入手了。第二天,又到现场,这次改变以前的思路,既然是干扰,干扰电压又是多少呢,是不是有交流电窜进来,带着这些疑问用万用表测了一下信号线的对地电压是交流 50 多伏,将仪表断电后,干扰电压消失,问题还是出在仪表上,用一根临时线将仪表外壳和地线连在一起,一切问题全解决了。后来才发现仪表的三孔电源插头的地线,厂家配盘时没有和地线连接画个图。说明一下,在外壳有“麻电 ”感(设备未接地) ,如何保证 USS 通讯正常。我认为:要给用户的设备,首先应该做到这点。设备外壳即便有感应电压,仍可正常控制。因为,去掉外壳感应电压是一件容易的事情。反之,一套设备必须“接地” 才能正常运转,总是留有 “隐患”。- 电气成套方面的处理(低压、电机)电器成套主要使用的是强电设备,抗干扰能力不一样的,我一般是通过分类,分成两大类,一类是抗干扰能力强的,一类是抗干扰能力弱的,抗干扰能力弱的和强的分别放在不同的柜子里面,并且柜体单独接地,形成电磁场屏蔽保护。- 控制系统的处理(PLC 、人机界面、I/O 信号、ET200) 控制系统一般分为强电和弱电(220V 以及 220V 以上的为强电) ,强电弱电能分开的尽量分开,实在分不开的就要屏蔽;同时为了保证信号的稳定,交流直流信号的 0 电势点也要分开单独接地;弱电的模拟量信号都使用屏蔽线,屏蔽层单独接地;同时为了保证人身安全,操作台的外壳和屏蔽层一起接地。用户人员将主电源配电箱中某个器件进行操作时造成火线与零线短接,由于我们有良好的接地系统,不过由于我们柜内跨接的接地线比较细承受不了如此的“过载” ,最终我们主电源地线幸存,我们柜间地线互联线牺牲。/quote这样太危险了。如果电源有漏电保护开关应该损失会小点的。对于屏蔽信号电缆接地,如果是高频干扰时,屏蔽层一端接地,如果是低频干扰时,两端接地效果好一点.对接地的认识也是一个受教训的过程。早期只是强调安全接地,这只是为了保护人生安全。电机,电控柜等的外壳接地,模拟信号的屏蔽层接地主要是为了防静电干扰。随着变频器的大量应用,高频干扰增加,使通讯口经常烧毁,使我们不得不反思其原因。经过多次的比较,我们还是采用在控制室墙外直接打地桩效果很好。要求接地桩至少是 6 根以上的 5050的角钢,打入地下 3 米,并灌入盐水,组成一个接地网,再焊在一起用 50mm2 的导线接到控制柜上的接地铜排。所有的现场接地都接在上面。包括现场的操作位,都用不小于 10mm2 导线接地。通过以上处理,近几年以来,有 10 来条生产线在使用,没有发现通讯干扰问题。接地不能去除所有的干扰,但是尽可能的做到等电位。只要等电位做好,也就不可能再烧毁通信口了。深度要求在永久性潮土壤以下 30cm, 。金属板的材料通常为铜板,也可分为铁板或钢板。 不是埋在地里就完事了,还要有化学降阻处理:调配降阻剂、浇灌降阻剂等。它用在土壤层超过 3m 厚的地方。金属棒的材料为钢或铜,直径一般应为 15mm 以上。为防止腐蚀、增大接触面积并承受打击力,地桩通常采用较粗的镀锌钢管。 你也可以使用金属棒作地桩,其形成的地阻主要与金属棒的长度和土壤情况有关,受直径的影响不大。金属棒的长度一般选择 3m 以上。由于单根接地桩接地电阻较大,在实际使用中常将多根接地桩连成环形或网格形,每两根地桩间的距离一般要大于地桩长度的 2 倍。先说一个现场吧:我是半路被派到现场的,刚去的时候,发现压力表的数据不稳定,查看了一下,发现控制柜内没有接地,虽然有线,但是处于悬空状态。于是查看压力表侧,将屏线缆的蔽层在压力表侧连接到设备(金属储罐) ,压力的读数稳定了。可是随着设备调试,又遇到了问题,现场有几台变频器,用的是 PROFIBUS 通讯控制,在同一条总线上,还有另外一个厂家的智能控制器,所有设备都连接上之后,变频器时常发生在运行过程中报警停机,根据报警信息是通讯方面的问题。几经尝试,开始怀疑是 2 种设备之间存在不兼容问题,也就是怀疑可能是智能控制器对变频器有干扰。但是又觉得不是主要问题,也没有仪器可以检测,于是将问题重点放在干扰的处理上。既然系统内没有地线可用,于是在室外用金属打了一个地桩,然后接了一条电缆进来,又在柜内做了细致的处理,将所有模块、仪表、设备的信号地点,以及 PLC 系统的 0V 点,仪表线缆的屏蔽层,柜子的壳体等等,通通连接到一起,用接进来的地线,逐个柜子对壳体做了连接,同时将先前压力表在设备端的接地断开。经过测试和实际使用,问题都解决了。实际上,个人认为,如果现场能够处理好信号的接地,就是说有一条单独的、可靠的接地线用,就将所有涉及到的地方都接进来。如果不能的话,就干脆都悬空。在处理接地以抗干扰的时候,有时是要防止某个/某些设备的线路不好,将干扰源带到了系统中而影响了其它的仪表。从干扰来说,实际上包含 2 个方面,一方面是该设备对外界的干扰,一方面是防止外界的干扰。设备种类多了的时候,很难保证这些设备能力都一样。所以有时候可以去曲线救国,将这些仪表、设备分类,比如我前面说的问题,实际上我做过一个测试,又增加了一块 CP342-5,将原来的一条 PROFIBUS 总线,分成了 2 条,分别连接变频器和智能控制器,实际证明,同样可以解决问题。还有一个例子就是我刚刚处理的现场,变频器动力线和控制线施工时被放到了一起,而控制线中涉及到了我的 24V 电源,这样只要变频器一运行起来,干扰信号直接干扰了我的 24V 电源质量,从而将线路上根本不挨边的模拟量电路影响了。而用数字表根本测不出 24V 有什么问题。经过多次试验,最后我将该控制电
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