接地環(huán)路常見問題解決

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在工業(yè)生產(chǎn)過程中，生成過程的監(jiān)視和控制中要用到各種各樣的儀器儀表，會產(chǎn)生各種各樣的信號：既有微弱的毫伏級的小信號，又有數(shù)十伏的大信號，甚至還有高達(dá)數(shù)千伏和數(shù)百安培的強信號；既有直流低頻信號，也有高頻或脈沖尖峰信號；而這些信號都要經(jīng)過互相傳遞和輸送的過程，因此如何保證這些信號，特別是模擬信號在傳輸過程中不失真將成為系統(tǒng)調(diào)試中必須解決的問題。
具體地說，只有當(dāng)控制裝置和分布在現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行器之間的模擬信號傳輸無故障并且不失真時，才能保證過程控制安全可靠。尤其是小功率的模擬信號在干擾大的工業(yè)環(huán)境中傳輸時受各種外部干擾信號的影響，它們需要一條可靠的傳輸通道。日常工作經(jīng)驗表明，受設(shè)備要求的制約，必須謹(jǐn)慎小心的處理和傳輸模擬信號。而現(xiàn)場和控制層之間以模擬信號形式傳輸?shù)臏y量和控制參數(shù)，在傳輸工程中常處于較惡劣的工業(yè)環(huán)境中，很可能會造成這些信號的失真。

造成模擬信號失真的原因

1.接地環(huán)路問題：如下圖所示，當(dāng)過程環(huán)路中有兩處或兩處以上接地電阻不相等時，就會產(chǎn)生接地環(huán)路，過程信號就會失真。

要使信號完整而不失真地傳輸，理想化的情況是所有設(shè)備、儀表中的信號都有一個共同的參考點，也就是有一個共同的“地”。只有這樣，所有的設(shè)備、儀表的信號參考點之間電位差才能為“零”。很顯然，不同設(shè)備的接地電阻很難保證都相等，接地電阻也會隨著傳輸距離的增加而升高，有時甚至產(chǎn)生高達(dá)200V的電位差。
2.測量回路相互連接問題：如下圖所示，在這些回路中，參考點要將因為接通多個信號回路而升高。

如上圖，在這種相互連接的測量回路中，由于線間電阻的不斷增加，必然會引起參考電壓的不斷升高。
3.電磁干擾問題：這是比較常見的干擾，特別是在長距離或者干擾較大的工業(yè)環(huán)境中，很難避免感性和容性干擾在測量回路中相互參雜的情況。

解決這些問題的方案主要有三種：
第一種方案是現(xiàn)場儀表不接地，使過程環(huán)路中只有一個接地點，但在實際應(yīng)用中，這種方案往往難以實現(xiàn)，因為某些設(shè)備必須接地才能保證測量精度或確保人身安全，某些設(shè)備可能因為長期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點。
第二種方案是使兩接地點的電勢相同，但由于接地點的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方案通常是很難實現(xiàn)的。
第三種方案是在過程環(huán)路中使用信號隔離器。信號隔離器采用隔離技術(shù)，斷開過程環(huán)路中的直接電路（直流通路）但又不影響過程信號的正常傳輸，從而徹底解決了上述問題。如下圖：