探索仪表接地问题产生的系统故障排除方法

[摘 要]仪表接地的目的主要有两个，其一是保护设备和人身的安全，其二是防止外界干扰对设备正常运行的影响。实际工作中，由于各种原因，存在着接地上面的错误和隐患，造成各种故障。本文分析两例典型案例，考察仪表接地问题的故障及排除方法。

[关键词]仪表接地；故障；排除

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0134-01

DCS、PLC控制系统存在着因为接地问题造成的系统故障，这与电磁环境日益复杂有关。接地的作用，旨在保护设备和人员的安全，避免设备因为外部干扰而造成故障。如接地本身出现问题，则必然会影响的奥DCS、PLC控制系统的平稳运行，一般来说，会出现各种干扰，仪表工作不正常等问题。

一、仪表接地问题实例研究

1.故障现象

某PTA装置每天18：30至第二天6：00显示BC101齿轮箱机壳振动，VI-24值不正常显示，其余时间正常。

2.故障排除

首先维修人员通过实地观测，在18：30-6：00期间进行检测，测振仪器显示正常，PLC检测正常，机组运行从参数表现来看也同样正常。则基本上可认为VI-24值显示问题。通过仪器验证，则发现果然有别种信号叠加，频率为50Hz，为干扰信号。又该干扰信号为每日固定发生。即可确定该信号为人为动作造成。50Hz与交流电频率相符，故障发生期间正好为照明电源使用时间，因此可确定干扰信号为照明电源。

通过实验得知，对VI-24造成影响的为路灯，由于路灯与控制系统机柜通过接地引入线相连，因此路灯的对VI-24造成了干扰。

3.问题讨论

首先通过仪器检测确定设备本身工作正常。其次考虑VI-24为频率信号，有可能因为干扰问题造成示值问题，那么就可通过寻找干扰源来确定故障原因。通过对故障时间进行分析，发现故障圆存在一定的规律性。又从干扰信号为50Hz这一特殊数值表明，干扰信号与交流电有着密切关系。但交流电也好、照明也好、系统接地也好，如果一直有问题，那么应该从一开始就存在了。而故障为最近发生，因此最近的变动导致了故障的发生。故障源一定与新近的电路变动有关。通过实地勘察可以发现，电缆为新近敷设，且根据日志记录，其投入使用的时间恰好与干扰出现的时间吻合。因此可确定干扰源。

确定干扰源之后，还要对干扰的具体产生机理进行实验探究。则发现只有一侧电缆通电时，交流电频率信号不足以强大到干扰VI-24值。只有在新旧电缆共同作用并引起干扰信号的加强时，干扰才会发生。由此可着手制定维修方案，排除故障。

由于电缆移动费用较大，很不经济，则通过停用故障路灯来达到排除干扰的问题。事实也正是如此。不使用路灯后，VI-24值恢复正常。

二、接地隐患问题

1.故障举例

某PET装置DCS使用某公司的TPS系统，UCN网络存在网络噪音报警。其中UCN网络的两条线路，一条可进行正常通信，网络噪声主要在于另一条线路中。一旦唯一的一条通信线路中断，整个控制系统将无法正常工作。

2.原因分析

在对UCN个节点进行检查，重新连接，保证紧密牢固之后，又增加空调改善设备运行环境。网络恢复正常，但不久后又出现相同问题。可见也节点和环境无关，还存在另外的问题。其主要在于接地故障和接地隐患。

3.接地错误和隐患

该TPS系统在装置时存在着未按照要求接地的情况。按照规范要求，安全地接地和主参考地接地应当严格分开，分别接地。但实际情况却是系统保护地和工作地的铜母板被电缆连接在一起，从而形成环状回路。而网络噪音产生就是因为电磁等信号的干扰，它们是由安全地引入的。如工作地和安全地分别接地，接地桩分别独立，且两个接地桩之间具有三米以上的距离的话，那么就不会产生这种情况。

此外本例的接地情况中还存在两个隐患。第一个隐患就是安全地和保护地连接在一起，没有使用单独的引线将安全地与接地桩相连，致使各种干扰信号被引入系统。此外由于PET装置的楼层布局问题，整体空间存在着交叉问题，致令线路间的电位处于不平衡状态。第二个隐患即工作地接地线过长，超过最高限度40米，且接地位置附近就是油罐区，雷电容易通过罐体的防雷系统被引入DCS，变成干扰信号后造成网络噪音。

4.排除方法

找到具体原因之后，即通过设置独立的工作地和安全地，保证相隔距离，且限制接地线的长度，并且增加接地体。系统要求的工作接地体和保护接地体的距离要大于三米，接地线的最大长度在一百五十米，因此设置接地置远离油罐区，而装置在草坪底下，距离室内设备控制在一百米以内。同时制作接地电阻。工作地的接地电阻在1欧姆以下，而保护地的接地电阻则要在4欧姆以下。工作地和保护地的汇流板都要用两根电缆接出。至此网络噪音问题解决，系统基本恢复正常。偶尔检测到的网络噪音也处在合理的范围之内。

三、仪表接地要求及故障排除方法

不同种类的DCS、PLC控制系统的接地要求如下表所示：（见表1）

一般来说，仪表接地的情况有很多种。由于工程规模所限，无法对所有的接地需求都予以回应，因此必须充分利用接地的机理，将接地系统加以简化。简化接地系统的主要原理，就是把仪表的系统接地分成两部分，分别是保护接地和工作接地。前者用于保护人身安全和设备安全，后者则用于防止仪器受到外界干扰能够稳定工作。

根据上述实例分析，仪表接地的主要原则应当是这样：保护地与电力系统如使用一个接地体，则各自的接地汇流排、分/总干线应保持彼此的绝缘，只在接地体引出处相连，以防止干扰的引入。如保护地单独接地，则可以利用仪表系统和电力系统两者的接地体在引出处的相连来达到电位平衡。工作地和电力系统接地应当分开各自拥有独立接地体，这样可最大限度减小干扰。

参考文献

[1] 王新光. 关于自控系统的接地问题探讨[J]. 科技风. 2010（09）.

[2] 罗宝利. 智能建筑及工业电气设备安装工程中的接地问题[J]. 山东工业技术. 2016（11）.

[3] 刘一帅. DCS系统的接地问题和抗干扰措施[J]. 应用能源技术. 2012（10）.

[4] 李京海，高筠. 浅谈仪表及控制系统接地[J]. 知识经济. 2012（05）.

[5] 孙福平，魏君，王步刚. 自动化仪表现场回路的供电与接地问题[J]. 中国氯碱. 2012（01）.

[作者简介]宋余祥（1987-），男，汉族，本科，助理工程师，化工仪表管理，研究方向：化工仪表自动化