Заземление и экранирование в АСУ ТП
Заземление и экранирование — это «молчаливая защита» АСУ ТП. Без правильного заземления — помехи, ложные срабатывания, отказы. Разберём подробно.
Зачем нужно заземление
- Защита персонала от поражения током;
- Защита оборудования от перенапряжений;
- Снижение помех (для сигнальных цепей);
- Опорный потенциал для аналоговых сигналов;
- Отвод токов утечки.
Виды заземления в АСУ ТП
1. Защитное заземление (PE)
Для безопасности персонала. Все металлические корпуса, двери шкафов, кожухи — соединены с PE-шиной и заземляющим контуром.
2. Рабочее заземление (FE)
Для работы оборудования. Нейтраль вторичных обмоток трансформаторов, минус блоков питания 24 В.
3. Сигнальное заземление
Опорный провод для аналоговых сигналов. Обычно соединён с FE через RC-цепочку или на стороне ПЛК.
4. Контур заземления
Физический контур (штыри в земле, соединённые шиной). Сопротивление — не более 4 Ом (для электроустановок до 1000 В).
Схема заземления шкафа
Внутри шкафа:
- Главная шина PE (внизу шкафа);
- Подключена к внешнему заземляющему проводнику;
- Все металлические части шкафа — на PE;
- Все PE-клеммы компонентов — на PE;
- Двери шкафа — гибким проводом к PE.
Заземление экранов кабелей
Правило: экран заземляется с одной стороны (обычно — у ПЛК).
Почему не с двух сторон:
- Через экран потечёт уравнительный ток (разность потенциалов между концами);
- Это создаст помехи в сигнальной цепи;
- Эффект «земляной петли».
Исключения — когда нужно заземлять с двух сторон:
- PROFIBUS DP (для высокочастотных сигналов);
- PROFINET (Cat 6A, для экранирования);
- Кабели в металлической трубе (труба = экран).
Заземление экранов датчиков
Что заземлять:
- Экран кабеля от датчика — у ПЛК (с одной стороны);
- Корпус датчика — через резьбу (если металлический) или PE-провод;
- Если датчик в пластиковом корпусе — экран остаётся «висеть» у ПЛК.
Заземление шкафа управления
Требования:
- Отдельный проводник от шины PE до контура заземления (не общий с силовой нагрузкой);
- Сечение — не менее 10 мм² (медь);
- Длина — не более 30 м (для контура < 4 Ом);
- Сопротивление — не более 4 Ом;
- Контроль — ежегодно.
Уравнивание потенциалов
Если в системе несколько шкафов на расстоянии:
- Соединить PE-шины шкафов между собой (уравнивание);
- Сечение — не менее 16 мм²;
- Снижает разность потенциалов.
Заземление в промышленных помещениях
Система TN-S (в РБ — наиболее распространена):
- PE и N — разные проводники;
- PE — отдельный от N;
- Защитные и сигнальные цепи заземлены раздельно (TN-S).
Типичные ошибки
- Нет заземления шкафа;
- Заземление через корпус (через конструкции, а не PE);
- Экраны не заземлены (помехи);
- Экраны заземлены с двух сторон (земляная петля);
- Нет уравнивания потенциалов;
- Сопротивление контура > 4 Ом;
- PE и N смешаны (TN-C — нельзя для АСУ ТП);
- Заземление в одном месте с силовой нагрузкой (помехи).
Проверка заземления
При ПНР и далее ежегодно:
- Измерить сопротивление контура (омметр);
- Измерить сопротивление PE-шины до контура (омметр);
- Проверить затяжку клемм;
- Проверить заземление экранов (прозвонка);
- Замерить ток утечки (в рабочем режиме);
- Замерить уровень помех (осциллограф).
Заключение
Заземление и экранирование — это «невидимый герой» АСУ ТП. Без правильного заземления — нет надёжности. В ЭкоЭн делаем заземление по нормам, с проверкой и протоколами.
Заказать услугу.
