1概述
化工行业的自动化程度的提高对于各类控制系统的安全可靠程度提出了较高的要求。系统中各温度测量数据、压力测量数据、流量测量数据、转速测量数据、震动测量数据、阀门控制数据通常采用模拟量4~20mA电流信号进行传输。由于在控制现场设备频繁的启动、停止再加上现场动力线路与控制线路密布在一起，导致传输模拟量等信号的控制线路存在严重的电场和磁场干扰；化工工业系统中往往又分部几百乃至几千个输入输出通道，控制线路之间的相互耦合也会形成电磁干扰。在存在干扰环境中的控制电缆的屏蔽层若不能合理的进行处理，就会对整个控制系统的稳定性造成严重影响使其不能正常工作。自动控制系统经常出由于控制电缆受到的电磁干扰信号没有得到有效的释放进而影响到系统中的模拟量、数字量等信号，而由其中的跳车信号引的系统跳车现象。因此我们需对电缆屏蔽层在控制系统中所起到的作用引起高度重视，下面关于控制电缆屏蔽层的两种接地方式及如何才能做到最有效的防干扰来进行论述。
2控制电缆屏蔽两种接地方式和优缺点
2.1控制电缆屏蔽两种接地方式
（1）控制电缆屏蔽层的一端接地即是电缆屏蔽层的一端直接接地，电缆的另一端不做接地或者进行保护接地。电缆屏蔽层单端接地情况下，没有接地的一端金属屏蔽层与大地之间会产生感应电压，电缆中感应电压的大小与电缆的长度成正比，但不会产生电势环流通过电缆的屏蔽层。电缆屏蔽层一端接地的目的就是利用抑制电势电位差达到消除电磁干扰的效果。（2）控制电缆屏蔽层的两端接地就是将屏蔽电缆的两端的金属屏蔽层均与接地装置连接，电缆屏蔽层两端接地的情况下，这样就不会产生感应电压存在屏蔽层中，但是受到干扰磁通的影响时会在屏蔽层中产生环流，若果两端接地点的电势不相等，就会在屏蔽层中形成较大的电势环流，产生的环流就会对通讯信号产生抵消和衰减的影响。电缆屏蔽层两端都接地，电磁感应就会在屏蔽层上产生感应纵向电流，该电流会产生一个和主干扰方向相反的二次场，这样就会抵消主干绕场的影响，就会显著降低磁场耦合所产生的感应电压，查阅资料中的实验证明这种情况下可将感应产生的电压降到不接地时感应电压的10%以下。
2.2控制电缆单端接地与两端接地的优缺点
（1）控制电缆屏蔽层一端接地，一是：可有效阻止控制电缆的线芯与外界环境形成电容，这样控制电缆的线芯就不会因环境中的电场变化而产生充放电的现象，这样就可以防止静电干扰的影响。二是：屏蔽层采用一端接地，避免由电缆屏蔽层两端产生的电位差使屏蔽层内形成接地环流，造成设备误动或损坏的现象。控制电缆屏蔽层单端接地也存在问题，单端接地方式适合长度较短的线路和电磁感应的干扰不大的场合。静电感应电压有时会影响电路信号的稳定，还比较容易形成天线效应。（2）控制电缆屏蔽层两端接地的的优点，一是：当控制电缆由磁通包围时，将会感应出屏蔽电流在控制电缆屏蔽层中，这样屏蔽电流就会产生磁通可以抵消由磁通对电缆线芯的影响。若是屏蔽效果理想，在两种磁通共同作用下，就会使被屏蔽层完全包围的控制电缆线芯中的磁通为零，屏蔽层产生力一个理想的法拉第笼。二是：电缆屏蔽层的两端接地，可以降低由于大地电位升高产生暂态感应电压。当雷电通过避雷器引入到地网，使接地系统中的冲击电流增大时，就会在系统中产生暂态的电位波动，与此同时接地网的视在接地电阻也将升高。当电缆在上述电位升的区域敷设时，电缆就会因为电位的波动而受到干扰。控制电缆的屏蔽层两端接地也存在一定的问题，一是：当接地系统中出现短路电流或者雷击电流时，因电缆屏蔽层两端的电位不同，就会在屏蔽层内流过电流，会产生额外的冲击和干扰电压；二是：当电缆屏蔽层内流过电流时，就会对每个线芯将产生干扰信号，若果电缆芯在强电回路上时这样就因电缆屏蔽层中的电流产生的干扰信号影响就不大。
3自动控制系统中电缆屏蔽接地注意事项
（1）在现场施工时要尽量采用远离技术：通讯信号的控制线路要远离强信号的线路敷设，尤其是要远离动力电缆线路；敷设电缆式避免平行进行敷设，在施工现场可以采用敷设不同桥架的方式来隔离不同的电缆。这样来减少控制线缆之间的串扰。（2）抑制磁场耦合所引起的干扰，尽可能的屏蔽干扰源：对于像变频器这样的强干扰源设备要和控制电缆之间采取有效的屏蔽措施，可以把产生强电磁干扰的设备和控制系统的信号传输通道设计在不同的箱体。变频器的动力变频电缆建议选用带屏蔽层的电缆，采用单端接地的连接方式。（3）通讯信号的输入输出大多项目现场均选用带双绞屏蔽的电缆。这样设计的优点是感性耦合引起的干扰可以通过双绞屏蔽线的信号线与其返回线绞合来减少。双绞线的阻抗是一样的，这样线芯本身产生的磁场干扰或环境中磁场干扰都可以较好的抵消。同时，采用这种平衡式传输方式也具有很强的抗共模干扰的能力。
4结语
在控制系统中对信号精度要求较高，干扰比较严重的情况下，抑制信号传输过程中收到的干扰采取的方式要从多方面进行考虑。首先，必须正确的选择信号线路来抑制串模干扰的影响。现场传输的通讯信号精度要求较高的电缆要选择屏蔽双绞线或同轴电缆。选择了合适的通讯线缆滞后后，还必须正确地进行敷设：敷设的线路要尽可能的远离干扰源；传输模拟信号和数字信号的线路不能共用同一股芯线；传输信号的电缆与供电电缆必须分开敷设，尽量避免平行敷设。若是现场条件有限，信号电缆和电源电缆敷设在一起时，要采用设置与大地连接的隔板或者在电源电缆上安装屏蔽罩等措施。其次，在安装电缆时，传输信号的屏蔽层的接地方式要合理选择，原则上屏蔽层的接地应采取和信号源与接收装置端相同的接地方式，在施工现场屏蔽层大多都是在控制装置侧接地。不管使用哪种接地方式，根据接地理论，都必须遵守低频电路(频率<lMHz)应单点接地的原则，这样可以避免地环路的形成，来防止地环路产生的电流引入到信号回路中而引起干扰。无论是单端还是双端，原则是死的，实效才是目的，需以能解决现场问题和设备的稳定可靠运行为重，往往只能灵活处置。
作者：于传涛 单位：中国化学工程第三建设有限公司
