自動化控制系統(tǒng)中屏蔽接地的應用探討

　?、?雙端接地是將屏蔽電纜的金屬屏蔽層的兩端均連接接地，如下圖：

圖2

　　在屏蔽層雙端接地情況下，金屬屏蔽層不會產(chǎn)生感應電壓，但金屬屏蔽層受干擾磁通影響將產(chǎn)生屏蔽環(huán)流通過，如果地點A和地點B的電勢不相等，將形成很大的電勢環(huán)流，環(huán)流會對信號產(chǎn)生抵消衰減效果。

　　在實際的應用中，采用何種方式的接地處理，需要根據(jù)具體的現(xiàn)場情況來分析和選用。

　　三、 控制系統(tǒng)的屏蔽接地選用

　　卷煙行業(yè)的控制系統(tǒng)中，因PLC控制系統(tǒng)的集中性特點決定，現(xiàn)場動力線路分布相對集中，加上輸入輸出的數(shù)字量通道，導線之間形成相互耦合是信號干擾的重要原因。另外，控制系統(tǒng)使用的變頻器、軟啟動器，也對環(huán)境形成了嚴重的電磁輻射干擾。

　　根據(jù)屏蔽接法的方式和特點，在處理控制系統(tǒng)的屏蔽時，需要考慮多個方面的因素。

　?、?減少導線間的串擾主要采用遠離技術：弱信號的模擬數(shù)據(jù)線要遠離強信號線敷設，尤其是遠離動力線路。要避免平行走線，實際的操作中可以采用敷設不同橋架的方式進行隔離。

　?、?抑制磁場耦合干擾，盡量屏蔽干擾源：對于變頻器、熱啟動器等強干擾源設備最好能將其用導磁材料屏蔽，但在工程中較難實現(xiàn)，不過應該杜絕的是將它們同控制系統(tǒng)的輸入輸出通道設計在同一個控制箱內。建議采用相對獨立的電控箱安裝。變頻器的動力輸出電源最好使用屏蔽電纜，采用單端接地的連接方式，即在控制柜變頻器端的屏蔽接地，電機端的屏蔽層懸浮。（需要注意的是，電機側屏蔽懸浮但正常的保護接地線仍然要正確安裝和連接）

　?、?模擬信號的傳輸選用雙絞屏蔽線較好。雙絞屏蔽線的信號線與其返回線絞合能減少感性耦合引起的干擾。絞合的兩條線阻抗一樣，自身產(chǎn)生的磁場干擾或外部磁場干擾都可以較好的抵消。同時，平衡式傳輸又獨具很強的抗共模干擾能力。

　?、?區(qū)分處理低頻信號和高頻信號的屏蔽接地。對于低頻信號一般采用屏蔽電纜的屏蔽層單端接地方式，能較好的抑制電位差達到消除電磁干擾目的（4～20mA的模擬量信號多屬于此類）；對于高頻信號，應該采用雙端接地的方式，包括PLC控制系統(tǒng)的總線網(wǎng)絡（例如ProfiBus網(wǎng)絡、DeviceNet網(wǎng)絡等）、同軸網(wǎng)絡（ControlNet等）。同軸網(wǎng)絡更是需要有良好的雙端屏蔽接地，因為同軸網(wǎng)絡的屏蔽層除擔當屏蔽的作用外，還是高頻通道的回程導線。

　?、?屏蔽接地要遵循一點接地的原則，系統(tǒng)的控制柜和子控制箱盡可能做到等電勢，減少靜電干擾?？梢栽诠耖g安裝直徑6㎜以上連接地線用于平衡電勢。

　　在安裝連接屏蔽電纜時，要特別保持屏蔽的完整性，拆斷或分開屏蔽將極大地降低屏蔽效率。

　　四、 結論

　　控制系統(tǒng)現(xiàn)場的干擾來源是多方面的，各種輸入輸出信號之間接地是否合理，不只是形成相互耦合干擾的問題，有時還危及計算機系統(tǒng)的安全。

　　針對不同的項目和不同的現(xiàn)場，屏蔽接地需要有不同的處理方法，正確的設計和利用它們、良好地抑制干擾，關系到控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行。