设备接地系统检查指南：解决80%不明原因干扰问题的关键

在工业现场，许多棘手的“玄学”问题——如PLC莫名重启、模拟量信号跳动、通讯时断时续、触摸屏花屏——其罪魁祸首往往不是控制逻辑，而是被忽视的接地系统。一个良好的接地系统，是设备稳定运行的“压舱石”。

一、接地为何如此重要？

接地的目的有三个：

1. 安全保护（Safety Grounding）： 将设备外壳接入大地，防止人员触电。

2. 信号参考（Signal Referencing）： 为所有电路提供一个稳定的零电位参考点，确保信号电压测量的准确性。

3. 噪声泄放（Noise Drainage）： 为高频干扰（如来自变频器、伺服驱动器的）提供一条低阻抗的泄放路径，防止其干扰敏感电路。

二、接地系统检查“五步法”

遵循以下流程，可以系统性地排查绝大多数接地问题。

第一步：目视检查（最基础，最易被忽略）

• 检查接地母线/汇流排： 是否锈蚀、松动？连接点是否牢固？

• 检查接地线径： 主接地线是否足够粗（通常不小于电源相线的一半）？

• 检查接地线状态： 有无破损、老化、被意外用作吊装点？

第二步：测量接地电阻（量化评估）

• 工具： 专用接地电阻测试仪。

• 标准： 对于电子设备接地，接地电阻通常要求小于 4Ω；对于防雷接地，要求小于 10Ω。阻值越小越好。

• 意义： 接地电阻过大，意味着接地系统无法有效泄放能量，参考电位也不稳定。

第三步：区分“大地地”与“信号地”

• 常见错误： 将设备的信号地（或数字地、模拟地）直接接到建筑钢结构或电源地上。这会导致大地中的杂散电流（如来自电焊机、大电机）流入信号系统。

• 正确做法： 采用 “单点接地” 系统。所有柜内设备的信号地连接到柜内唯一的“信号接地母线”，该母线再通过一根足够粗的导线，单独连接到主接地极上。确保信号电流只有一个路径流入大地。

第四步：检查屏蔽层接地

• 核心原则： 屏蔽层 “单端接地”。

• 对于模拟信号线（4-20mA、热电偶等）： 通常在控制系统（PLC/DCS）端将屏蔽层接地，传感器端悬空。避免两地电势不同形成“地环路”引入干扰。

• 对于通讯线（RS485、Profibus等）： 遵循相应协议的规定，但多数也推荐单端接地。

• 对于变频器输出到电机的动力电缆： 其屏蔽层应两端分别接在变频器壳体和电机外壳上，以保证高频噪声能被有效约束和泄放。

第五步：排查“虚地”与“毛刺地”

• 虚地： 看似连接了，实则因锈蚀、压接不实导致接触电阻很大。用力拉扯线缆，或在运行时用钳形表测量地线电流，若有不稳定电流，则存在虚接。

• 毛刺地： 接地线缠绕、盘圈，会形成电感，对高频噪声呈现高阻抗，使其无法有效泄放。确保接地线 “短、直、粗”。

三、典型问题与对策

• 问题： 模拟量信号（如压力变送器）始终有规律的微小跳动。

• 排查： 检查变送器屏蔽层是否在两端都接了地？如果是，拆除一端（通常是现场端），在控制柜端单端接地。

• 问题： 设备一启动大功率变频器，触摸屏就闪烁或通讯中断。

• 排查： 检查变频器输入/输出动力电缆的屏蔽层是否完好并正确接地？变频器本体是否通过低阻抗路径连接到主接地排？

总结： 接地是一门艺术，更是严谨的科学。当你下次再遇到不明原因的干扰时，请放下复杂的程序排查，优先拿起接地电阻测试仪和手电筒，遵循本指南进行系统性检查。你会发现，超过80%的疑难杂症，其解药就埋藏在这最基础的接地系统之中。