现场总线控制系统的屏蔽/接地分析

　　将以现场总线技术为基础的现场总线控制系统(FCS)用于发电厂机组级控制，在我国正处于起步阶段。FCS有许多设计和应用技术是传统控制系统(如DCS、PLC)所不曾遇到的，如区域(站点)划分与位置确定、FCS 网段设计、FCS的屏蔽/接地等，其中屏蔽/接地直接关系到FCS的监测控制精度和机组的安全、可靠、稳定运行。由于现场总线标准繁多，本文以适用于发电厂控制，且配套产品相对齐全的FF和Profibus现场总线标准为例，阐述现场总线控制系统屏蔽/接地。

　　1 现场总线控制系统屏蔽/接地

　　控制系统具有保护地和工作地2 种接地方式，其中工作地分为逻辑地、屏蔽地等，对于装有安全栅防爆措施的控制系统，还要求具有本安地。

　　1.1 FF现场总线屏蔽/接地

　　FF现场总线系统中仪表信号导线不得用于接地，仪表安全接地必须通过信号电缆之外的独立导线;在网络中的任何一处现场总线设备不得将双绞线对中的任一根导线与地连接，现场总线导线中的任一根导线接地将导致该总线网络/网段上的所有设备通信中断。与传统仪表系统相同，采用双绞线外部的屏蔽是为了避免信号干扰(噪声)，现场总线电缆的屏蔽层必须接地。

　　针对不同工程，原则上可选用以下3种电缆屏蔽层接地方法。

　　(l)整个网段中所有电缆的屏蔽层连接在一起，只在网段的一端接地，通常是在控制室端接地。在此情况下，整个网段的电缆屏蔽层不得与现场仪表和接线盒的机壳连接，因为这些机壳通常总是接地的。在没有等电位地的情况下，应该遵循这种屏蔽层单端接地原则。

　　(2)在现场电磁干扰较强的情况下，理想的抗干扰措施是将电缆屏蔽层与金属接线盒、仪表机壳及控制室内的系统接地连接在一起，这就不可避免地存在多点接地。只有当设有等电位地时，才可以采用此方法。

　　(3)在多数现场中，没有完善的等电位地(仪表的安装现场设有装置区域范围的等电位地，而控制室与装置现场的地没有等电位)，为了获得很好的抗干扰效果，可将电缆屏蔽层与现场的接线盒和仪表机壳连接在一起，实现现场等电位基础上的多点接地，而电缆屏蔽层在控制室内经由一个隔离电容接地。该电容的参数为10nF/1500V，可集成在 FF 配电单元中。

　　对少数现场等电位地不完善的装置区域，建议实施的接地方法为：(l )主干线电缆屏蔽层在控制室单点接地，且与现场接线盒机箱之间通过隔离电容连接，该隔离电容可集成在接线盒内;(2)将各分支的电缆屏蔽层与接线盒机箱之间也通过隔离电容连接，此时分支的电缆屏蔽层即可经仪表机壳接地。