計算機控制系統接地技術(shù)
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1.1工作接地：
?。?）直流工作接地：①懸浮接地；②直接接地：串聯(lián)接地、并聯(lián)接地、網(wǎng)絡(luò )接地；③數字地和模擬地。（2）交流工作接地。
1.2保護接地：（1）安全保護接地：①屏蔽接地；②靜電接地。（2）防雷保護接地。下面針對上述的各種接地方式依次進(jìn)行分析：
1.2.1直流工作接地
這里的直流地是指計算機控制系統中的直流電源的地線(xiàn)，就是計算機本身的邏輯參考地，即計算機控制系統中的數字電路的等電位地；放大器1采樣/保持器以及a/d轉換器輸入信號的零電位（稱(chēng)為模擬地）；傳感器的地（稱(chēng)為信號地），目的是保證控制系統電路工作時(shí)有一個(gè)統一的基準電位，不致因零電位浮動(dòng)而引起信號的誤差，在具備統一的基準電位時(shí)，還可防止外界電磁場(chǎng)干擾。這個(gè)基準電位點(diǎn)（面）對整個(gè)系統來(lái)說(shuō)是一個(gè)參考面，不一定就是大地零電位，本身可能帶電，此等電位點(diǎn)又稱(chēng)“工作地”。這個(gè)“工作地”只是用來(lái)描述具有零伏電位的有關(guān)系統接到基準點(diǎn)、線(xiàn)或平面上，由于零電流接地故障和短路電流的短時(shí)出現，該零伏電位基準點(diǎn)、線(xiàn)或平面對遠處的大地來(lái)講，可能具有很高的電位，但對有關(guān)系統來(lái)說(shuō)，仍然是零伏電位。
?。?）懸浮接地：當該“工作地”不直接地時(shí)，稱(chēng)為懸浮接地，當“工作地”與大地之間的絕緣電阻值大于１mw時(shí)，可以認為直流工作接地是懸浮的。其優(yōu)點(diǎn)是可以避免電路之間產(chǎn)生導電性電磁干擾，這產(chǎn)生地環(huán)路和電氣噪聲。適用于：雜散分布電容耦合通路可忽略不計和頻率較低的情況；
(2)直接接地：當該“工作地”經(jīng)一低阻抗通路接至大地時(shí)，稱(chēng)為直接接地。當懸浮接地不滿(mǎn)足上述條件時(shí)，就必須采用其它的接地形式。通常采用直流直接接地的作法，直流地的接地電阻原則上越小越好，就目前國內外生產(chǎn)的計算機看，一般小于1w，對此處理主要有三種方法：①串聯(lián)接地：將計算機控制系統中各設備的直流工作接地以串聯(lián)的方式接至“直流地”母線(xiàn)上。②并聯(lián)接地：將計算機控制系統中各設備的直流地并聯(lián)接至“直流地”母線(xiàn)上；③網(wǎng)絡(luò )接地：就是利用一定面積的銅排，在活動(dòng)地板下組成銅排網(wǎng)絡(luò )。為了保證絕緣，銅排網(wǎng)下需墊2-3mm厚的絕緣橡皮或其它絕緣物體。各設備的直流工作接地接至網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)網(wǎng)絡(luò )與接地體相連。當網(wǎng)絡(luò )邊長(cháng)等于30mhz波長(cháng)，0.5m時(shí)，對從直流到30mhz的所有頻率，在接地網(wǎng)上任何兩點(diǎn)之間幾乎沒(méi)有電位差。以上三種接地方式的采用，應根據機房面積、計算機的工作性質(zhì)、干擾源的情況和計算機廠(chǎng)家安裝要求等實(shí)際情況綜合加以確定；
?。?）數字地和模擬地：在計算機控制系統中，數字地和模擬地都是直流工作地，但在系統內部必須分別接地。即使同一芯片上有兩種地也要分別進(jìn)行接地，然后僅在一點(diǎn)處把兩種地連接起來(lái)。否則，數字回路通過(guò)模擬電路的地線(xiàn)再返回到數字電，將會(huì )對模擬信號產(chǎn)生影響。
1.2.2交流工作接地
交流工作接地又稱(chēng)功率地，是控制系統中交流電源及交流大電流電路的接地，其性質(zhì)和電力系統中的工作是一樣的，實(shí)際上就是低壓電力系統中，交流電力變壓器地，它屬于大電流系統的地，這樣做的目的只有一個(gè)：安全。這個(gè)地有兩個(gè)作用：
(1)通過(guò)低阻抗導體把所有設備連接在一起，并把這個(gè)系統接到接地裝置上去，于是，所有設備具有同樣的電位，且此電位是地電位。這樣，即使在故障狀態(tài)下，任何兩個(gè)暴露的非帶電的金屬之間或非帶電金屬與地之間，都不存在不安全的電位差；
(2)設備接地為故障電流提供了一條安全的低阻抗返回通路，可以讓過(guò)電流裝置快速切除故障，使損壞減至最小。同時(shí)，又保證電路的干擾信號泄漏到大地中，不致干擾靈敏的信號電路或測量回路。對于直流地來(lái)說(shuō)，它是噪聲地。我國通用電氣規程規定：交流工作地的接地電阻應小于４ω。
1.2.3保護接地
保護接地的作用是避免操作人員因電子設備的絕緣損壞或下降時(shí)遭受觸電的危險并保證設備的安全。
(1)安全保護接地：簡(jiǎn)稱(chēng)安全地，它是指電力設備的金屬外殼由于進(jìn)線(xiàn)電源絕緣被損壞，有可能帶上危險相電壓。為了防止這種危險電壓危及人身和設備安全，將正常工作時(shí)的不帶電的金屬外殼（如機柜外殼、元件外殼等）接地。
優(yōu)點(diǎn)：機殼接地可使高頻干擾電壓形成低阻抗通路，防止其對電子電路的干擾。根據我國供電結線(xiàn)方式特點(diǎn)的不同，安全性接地有五種形式；tn-c系統、tn-s系充、tn-c-s系統、it系統、tt系統。目前，國內外的計算機安全接地多采用第②、第⑤種方式、安全保護接地電阻應小于4w；
(2)靜電接地：是為了消除計算系統運行過(guò)程中產(chǎn)生的靜電電荷而設的一種接地。由于機房?jì)鹊臐穸纫话悴坏陀?0%，且機房?jì)却蠖疾捎每轨o電活動(dòng)地板，產(chǎn)生靜電的可能性較小，因而，一般可不再設此接地。其接地電阻一般應小于10w；
(3)屏蔽接地：一般用于通訊系統較多。是將設備屏蔽體和大地之間用低阻導線(xiàn)連接起來(lái)，形成電氣通路，為高頻干擾信號提供通路，其作用有兩點(diǎn)：
(1)防止計算機處理的信息被竊??；
(2）防止外界電磁場(chǎng)干擾計算機系統的正常運行。其接地電阻一般應小于２ω。屏蔽接地已包含在計算機機殼的安全保護接地內，一般設計時(shí)不再另設。
2計算機接地系統的接地方式及作用
此處的接地系統是指計算機控制系統的交流工作接地、直流工作接地、安全保護接地、防雷保護接地與大地之間的關(guān)系，接地系統的接地方式可分為二類(lèi)：獨立接地和共用接地。下面分別加以論述：
2.1獨立接地：每種接地分別接到獨立的接地裝置，其中部分接地通過(guò)接地母線(xiàn)相連分別接至獨立的接地裝置。
特點(diǎn)：計算機的直接地、功率地、建筑物的防雷地等分別獨立接大地，表面看上去較完美。
缺點(diǎn)：在實(shí)際工程中，投資高，施工困難，除非在特定條件下非這樣做不可時(shí)才采用這種接地系統。
?。?）直流工作接地懸浮時(shí)，諸地間的關(guān)系：當計算機控制系統的直流地懸浮時(shí)，除防雷接地外，其他諸地可分別接在同一母線(xiàn)上再接至接地裝置；為了防止反擊現象，要求與防雷接地裝置的距離大于5m。
(2)直流直接接地時(shí)，諸地間的關(guān)系：①直流地和防雷地各自獨立，安全地和交流地共用一個(gè)接地裝置。缺點(diǎn)：施工中這三個(gè)接地裝置真正做到電氣上的相互獨立的要求是難以實(shí)現的；②直流地、交流地和安全地共用一個(gè)接地裝置，防雷地為單獨接地裝置。優(yōu)點(diǎn)：施工方便、投資少，目前的工程實(shí)踐中采用較多，但對兩個(gè)接地裝置之間距離（大于5m）的要求必須滿(mǎn)足；③計算機直流地和安全地共用一個(gè)接地裝置，其他動(dòng)力設備與計算機設備的交流地共用一接地裝置，防雷地為單獨接地裝置。優(yōu)點(diǎn)：可避免非計算機系統的動(dòng)力設備對計算機的交流信號干擾。要求三個(gè)獨立接地裝置相互間距離應大于5m。
2.2共用接地：
從電氣安全的觀(guān)點(diǎn)看，最經(jīng)濟實(shí)用的措施是采用等電位聯(lián)結，而總等電位聯(lián)結實(shí)際上就是共用接地。即將一幢建筑物的各種接地裝置共同連接到一個(gè)接地裝置上。否則，當防雷裝置遭雷擊時(shí)，其電位升高（最高可達百萬(wàn)伏級），使人身遭受電擊或引發(fā)火災，損環(huán)設備等事故的概率遠遠高于采用共用接地的情況。另外，當220/380v系統發(fā)生的相線(xiàn)設備外殼的接地故障時(shí)，而保護開(kāi)關(guān)未能及時(shí)跳開(kāi)故障點(diǎn)，勢必在接地的電氣裝置外露可導電部分與其他獨立接地的金屬體之間存在很高的危險電壓。共用接地在施工中應該注意：各種接地在采用單點(diǎn)或多點(diǎn)接地時(shí)共用一個(gè)接地裝置，但不能隨意連接。正確的連接方法是：各設備或箱柜中的各種接地分別接至各自的接地母線(xiàn)上，然后將這些母線(xiàn)分別接到接地裝置上，在這之前，設備的接地分支線(xiàn)和接地母線(xiàn)應嚴格地絕緣。共用接地的連接形式分三種。
(1)單點(diǎn)接地：是電路中某一點(diǎn)被定義為零電位基準點(diǎn)，計算機控制系統中所有零電位接地點(diǎn)都直接接到它上面。當系統有多臺箱柜時(shí)，每一個(gè)箱柜及其電子電路的接地可以與其它箱柜分開(kāi)，各箱柜的接地僅在整個(gè)系統的接地基準點(diǎn)連接。優(yōu)點(diǎn)：消除了公共阻抗耦合和低頻接地環(huán)路，很好地工作于小于１ｍｈｚ的頻率；(2)多點(diǎn)接地：是每一接地以最補的連線(xiàn)連到零伏電位接地基準平面上，使接地線(xiàn)的申聯(lián)電阻和駐波效應減到最小。這個(gè)基準面可以是一臺設備的外殼，當采用多臺設備時(shí)，則布遍整個(gè)系統的接地網(wǎng)（線(xiàn)）。優(yōu)點(diǎn)：可應用于頻率大于（等于）10mhz的高頻電路，施工時(shí)接地連接比單點(diǎn)接地易實(shí)現，而且高頻下駐波效應可減至最??；(3)混合接地：多點(diǎn)和單點(diǎn)接地同時(shí)存在的接地方式。特點(diǎn)：這種接地系統結構比較簡(jiǎn)單，施工較容易，但該系統不夠安全，故國內外很少采用這種接地系統。
3結合實(shí)例分析
在實(shí)際工作中，并非所有的計算站全部都具備上述接地，一般應根據計算機的工作性質(zhì)和實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮，某計算機室一種接地作法，系統采用共用接地。直流工作地采用多點(diǎn)接地。為了使這個(gè)計算機直流系統有一個(gè)統一的電位參考面，這三臺設備直流地應接到同一接地裝置上，本設計采用接地網(wǎng)絡(luò )作為系統的接地裝置，這三臺設備分別以最短連線(xiàn)接至懸浮網(wǎng)絡(luò )上，①為多點(diǎn)接地的零伏電位接地基準平面，該接地網(wǎng)格的邊長(cháng)等于30mhz波長(cháng)的0.5m時(shí)，對于從直流到30mhz的所有頻率，在接地網(wǎng)上的任何兩點(diǎn)之間幾乎沒(méi)有電位差。當活動(dòng)地板的單件尺寸為0.6*0.6(m)時(shí)，接地網(wǎng)邊長(cháng)則宜采用0.6m。 ②～⑤點(diǎn)內容，網(wǎng)絡(luò )與設備的交流工作地、安全保護地一同接至配電箱端子板上，并由端子板引至系統接地裝置。這種使所有設備具有同樣接地電位的作法非常安全，同時(shí)防止了由不合理接地引起的干擾問(wèn)題。
4結束語(yǔ)
目前，國內計算機接地有一個(gè)混淆不清的問(wèn)題，即如何正確地選擇與計算機接地系統相連接的接地體，許多計算機制造廠(chǎng)常見(jiàn)的一個(gè)錯誤就是要求裝設一組與電力系統（包括防雷）接地體分開(kāi)的獨立接地體。這種作法不安全，在一些發(fā)達國家的電氣法規上是不允許的，因為這種作法不僅不能消除噪聲，還可能成為產(chǎn)生計算機噪聲的一種根源。許多工程實(shí)踐表明，電源、邏輯、安全保護和防雷各獨立接地系統被雷擊損壞的幾率遠遠高于共用接地系統。
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