Заземление и экранирование в АСУ ТП: правила и ошибки

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:

1. Отдельный проводник от шины PE до контура заземления (не общий с силовой нагрузкой);
2. Сечение — не менее 10 мм² (медь);
3. Длина — не более 30 м (для контура < 4 Ом);
4. Сопротивление — не более 4 Ом;
5. 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

1. Нет заземления шкафа;
2. Заземление через корпус (через конструкции, а не PE);
3. Экраны не заземлены (помехи);
4. Экраны заземлены с двух сторон (земляная петля);
5. Нет уравнивания потенциалов;
6. Сопротивление контура > 4 Ом;
7. PE и N смешаны (TN-C — нельзя для АСУ ТП);
8. Заземление в одном месте с силовой нагрузкой (помехи).

Проверка заземления

При ПНР и далее ежегодно:

1. Измерить сопротивление контура (омметр);
2. Измерить сопротивление PE-шины до контура (омметр);
3. Проверить затяжку клемм;
4. Проверить заземление экранов (прозвонка);
5. Замерить ток утечки (в рабочем режиме);
6. 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.