江阴市鑫海公路机械材料有限公司 崔秋

引言

   随着国家基础建设的日益发展，在沥青混凝土需求量不断增长的同时，对其质量要求也越来越高。沥青搅拌站作为生产沥青混凝土的关键设备，其自动化控制系统在生产质量，生产安全和稳定运行中起着非常重要的作用。然而，沥青搅拌站的实际工作环境往往比较恶劣和复杂，近年来由于雷电或其他干扰对自动化控制系统造成干扰和损害的事例屡见不鲜，严重地影响了控制系统的正常运行。虽然影响沥青搅拌站自动化控制系统正常运行的原因有很多，但接地和防雷措施不够完善是导致系统受损的主要原因。因此，无论从安全第一的原则，还是从经济利益的角度，我们都必须采取全方位，多层次的综合接地与防雷措施，以确保控制系统安全可靠，长期稳定地运行。

1、干扰来源

   干扰又称噪声，是窜入或叠加在系统电源、信号线上的与信号无关的电信号。干扰的出现，轻则会造成称量系统的误差、通讯中断，严重的干扰(如雷击，大的串模干扰)则可能会造成称重传感器、称重仪表、工控机等设备的损坏。沥青搅拌站控制系统经常遇到的干扰一般有以下几种：

   1.1 信号线中引入干扰

   当几种信号在一起传输时，这些信号线之间均有分布电容存在，不同的信号会通过这些分布电容耦合到别的信号线上，造成信号相互之间的干扰，即在其它信号线中引入干扰。

   1.2 执行机构产生交变磁场引入干扰

   附近大型用电设备的启停，开关的闭合断开等产生的火花会在其周围产生很大的交变磁场，这些交变磁场即可以通过在信号线上耦合产生干扰。这些干扰如果超过容许范围，也会影响系统的工作。

   1.3  雷击引入的干扰

   雷击可能在系统周围产生很大的电磁干扰，也可能通过各种线路引入干扰。

   1.4 带电体漏电引入干扰

   在一些用电能作为执行手段的执行机构中(如电动机，电动滚筒等)，由于内部绝缘性能不是特别的好，也会引入很大干扰。

   以上这些干扰信号如果得不到很好的抑制和防止，轻则影响控制系统的正常工作，重则会造成自动化控制系统瘫痪，甚至机械设备的损坏。

2、接地的分类

   人们在长期的实践工作中总结了很多抑制干扰的方法，如接地、隔离、使用双绞线等。这些抑制方法中接地是最可靠也是必不可少的措施。

   整个沥青搅拌站自动控制系统除了工控机、PLC的供电线路外，还有很多各种类型的信号直接与它们相连。这些信号有：PLC的输入、输出开关量信号；称重仪表；工控机与仪表及其他控制器通讯的微电信号，甚至有时候系统中还会有交流信号直接通过互感器而感应到工控机来的交流信号等等。这些信号中有四线制的，也有两线制的。并且，各电气元器件厂家为了保证自己的产品能够在各种应用现场正常运行，提出了各种各样的接地要求。为了让大家对自动化控制系统接地的会面了解，笔者在此详细地介绍一下各种接地。

   2.1 保护接地

   保护接地是将控制系统中平时不带电的金属部分(如配电柜操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接，或当绝缘击穿和设备损坏时，保护接地作为电流流动的返回路径，以保护设备和人身安全。由于自动化控制系统的动力供电是强电供电，通常情况下机壳等是不带电的，当故障发生造成电源的供电火线与机外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，如果没有很好的接地，那么这带电体和地之间就有很高的电位差，如果人不小心碰到这些带电体，那么就会通过人身形成通路，产生危险，同样也会严重影响整个自动化控制系统的正常运行。因此，必须将金属外壳和地之间做很好的连接，使机壳和地等电位。此外，保护接地还可以防止静电的积聚。

   2.2 供电系统接地

   沥青搅拌站安装基础时，一般按照厂家提供的地基图布置一个很大的地线网，通常整个搅拌站的控制系统的地接就是与这个地线网连在一起，而不是直接采用电力系统的地线。将电力系统地线和控制系统的所有地线分开是很有好处的。

   2.3  防雷接地
   一般情况下控制系统防止雷击干扰有两种接地方式：

   ①对用于铺设信号线的金属电缆管或槽表面接地，以防止打雷时产生的耦合干扰。

   ②对于架空信号线，则必须在计算机输入端子处采取防雷措施，如装避雷器，加压敏电阻、较强的滤波电路等来抑制其干扰。

3、接地的要求和方法

   3.1 接地线

   接地线是搅拌控制系统中各电气元器件或设备与接地母线之间的连线。所有接地线均为铜质绝缘导线，且截面应不小于2.5mm²。当控制系统安装布线电缆时，信号转接插座的接地可利用电缆屏蔽层作为接地线连至每层的配线柜。若控制系统布线电缆采用穿钢管或金属线糟敷设时，钢管或金属线槽应保持连续的电气连接，并应在两端具有良好的接地。

   3.2 接地电阻

   接地电阻是衡量接地系统好坏的一个重要参数。在搅拌站自动控制系统中，不同的电气元器件的接地组态和要求不同，但大多元器件对接地电阻一般要求4欧姆以下，最好小于1欧姆。特别是称量仪表和PLC的AG接地，其接地电阻应小于1欧姆，否则将严重影响PLC和A/D转换模块的转换精度，使系统无法正常工作。

   3.3 接地方法

   搅拌站控制系统中的各种电气元器件和设备的接地，应在安装位置处分别接地，汇于一点，然后用较粗铜质绝缘导线将各汇地点联接起来，接到接地母线上。对采用屏蔽电缆的布线，所有屏蔽层应保持连续性，并应注意保证导线间相对位置不变。屏蔽层的配线设备端应接地，用户端视具体情况直接接地，两端的接地，应尽量连接至同一接地体。

   所有外设必须从一条供电线上供电，而且一台设备(搅拌站电控柜所连接的所有外设即工控主机系统，PLC，称量仪表等)的电源必须从设备的供电分配器上取电，而不允许从其它地方取电，否则可能会烧坏接口甚至设备。

   原则上不允许各称重传感器和其它的变送器在现场端接地，而都应将其负端在用户端处一点接地。但有时现场端必须接地，这时，必须注意原信号的输入端子(上双端)绝对不许和计算机的接地线有任何电气连接。而计算机在处理这类信号时，必须在前端采用有效的隔离措施。相互通信的电路元件需要一个公共参考地，在设计和安装时应尽量把计算机及其外围设备紧密装置在一起，并用通信抑制限制任何传导数据线的电压升高。另外，对开关量均是采用隔离的PLC，其内部逻辑地就是一个独立的单元，与其它部分没有电器连接，这种系统中往往不需要PG接地，而是保持内部浮空。所以，用户在设计和施工接地系统时，一定要仔细阅读产品的技术要求和接地要求。

鑫海路机在解决沥青搅拌站的一般电气接地问题上严格按照规范把关，从不马虎。在各种接地方法和方式上进行了比较深入的研究。

电气接地的良好与否，对设备控制系统尤其是控制精度有很大的影响，对远程诊断服务系统也会造成重大的干扰。鑫海路机的远程监控维护系统安装了各种监控设备和计量感应装置，工程师可以通过网络远程监控搅拌设备各个环节的运行状态，远程控制、诊断和调试。如果电气接地环节处理不好甚至不到位，将会严重影响远程信号的质量，使得故障难以判断或误判，给千里之外的设备和用户造成损失。所以鑫海路机秉承一贯的脚踏实地的细节致胜法宝，从“电气接地”的微观处着手，追求整个搅拌设备的整体质量。在提供“高大上”搅拌设备的同时，更要开发满足用户需求、“接地气”的设备和服务。