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1、第五章 工业自动化系统雷电防护,1.工业自动化系统组成,（1）自动化设备：包括可编程序控制器（PLC）、传感器、编码器、人机界面、开关、断路器、按钮、接触器、继电器等工业电器及设备； （2）仪器仪表与测量设备：包括压力仪器仪表、温度仪器仪表、流量仪器仪表、物位仪器仪表、阀门等设备； （3）自动化软件：包括计算机辅助设计与制造系统（CAD/CAM）、工业控制软件、网络应用软件、数据库软件、数据分析软件等； （4）传动设备：包括调速器、伺服系统、运动控制、电源系统、马达等； （5）计算机硬件：包括嵌入式计算机、工业计算机、工业控制计算机等； （6）通信网络：网络交换机、视频监视设备、通信连接器、网
2、桥等。,2、工业自动化系统产品种类 工业自动化系统产品一般可分成下列几类： （1）可编程序控制器（PLC）：按功能及规模可分为大型PLC（输入输出点数1024），中型PLC（输入输出点数2561024）及小型PLC（输入输出点数256点）。 （2）分布式控制系统（DCS）：又称集散控制系统，按功能及规模亦可分为多级分层分布式控制系统、中小型分布式控制系统、两级分布式控制系统。 （3）工业PC机：能适合工业恶劣环境的PC机，配有各种过程输入输出接口板组成工控机。近年又出现了PCI总线工控机。 （4）嵌入式计算机及OEM产品，包括PID调节器及控制器 （5）机电设备数控系统（CNC，FMS，CAM
3、） （6）现场总线控制系统（FCS）,3 自动化系统雷电危害分析 （1）直接雷击 雷电直接击中现场仪表设备或与之连接的管路，通常会损坏仪表的传感器模件并且可能损坏电子线路板。 雷电流在沿仪表支架流入大地的过程中，产生强大的感应磁场，通过信号传输线路耦合到控制室DCS 等电子设备内，造成设备损坏。 （2）感应雷击 a.静电感应。当雷云来临时，地面物体，尤其是导体聚积大量电荷产生放电，放电电流若进入现场仪表和用电设备，造成设备损坏。 b.电磁脉冲辐射。雷电流在其通道周围的空间产生电磁场，向外辐射电磁波，耦合到控制室的计算机、仪表和现场仪器仪表，以及各类金属导体上，产生感应电动势或感生电流，造成设备
4、故障，损坏以致控制系统失灵。,（3）雷电过电压侵入 直接雷击或雷电感应都可能使导线或金属管道产生过电压，此雷电过电压沿各种金属管道、电缆槽、电缆线路就可能将高电位引入自动化系统，造成干扰和破坏。,近点雷击对设备的损害途径,4.工业自动化系统防雷 保护区划分 基本防雷保护 综合防雷保护 自动化系统防雷保护,(1)保护区划分 根据IEC1312-1雷电电磁脉冲的防护标准,LPZ0A区：直击雷作用区，处于建筑物避雷针系统保护区以外的区域，由于本区内所有物体均有可能遭受直接雷击，并可能导走全部雷电流；另外本区内所有物体均处于雷电电磁场最强处，故对于雷电的感应最强。 LPZ0B区：感应雷主作用区，处于建
5、筑物避雷针系统保护区内，但未经空间电磁屏蔽，雷电作用电磁场并不衰减，处于此空间的所用可导电物体均可感应较强雷电流的区域。 LPZ1区：建筑物屏蔽区，本区内各物体不可能遭受直击雷，流往各导体的雷电流比0B区进一步减小，本区内电磁场也可能会衰减，取决于建筑物的屏蔽措施。 LPZ2区：房间屏蔽区，对于计算机主机房所处空间，应采用屏蔽措施，以进一步减小空间电磁场的干扰。,(2)基本防雷保护 基本防雷保护措施主要是防止直击雷直接击在建筑物、构筑物上，造成损坏。 对于直击雷的防护常见的有: 避雷针(接闪杆)、避雷(接闪）网、避雷(接闪）带。 选用何种直击雷防护措施要根据该建筑物所处的地理位置、当地雷击情况
6、、建筑物的高度等进行选择。,（3）综合防雷 完善的外部防直击雷系统、合理配置过电压保护装置（含电源、通信）、 IEC /TC-81将整体防雷总结为： DBSE技术即分流（Dividing）、均压（Bonding）、接地（Earthing）、屏蔽（Shielding）四项技术的综合。,（4）自动化系统防雷 一般情况下，自动化设备与外界的联系可分为三种，电源线、信号线及设备地线，因而，无论浪涌过电压产生的形式如何，其最终会通过这三个途径中一种或几种对设备放电，造成设备损坏。,a.电源线路过电压防护,根据IEC防雷分区原理及机房的特殊性，其供电线路过电压的防护可采用三级防雷保护来实现。第一级电源防雷器一般采用通过级分类测试实验的SPD，第二级可采用限压型SPD，限压型防雷器其核心原器件为压敏电阻，压敏电阻具有通流量较大，低残压的特点。,b.控制信号线路过电压防护 为达到对设备的有效保护，依据IEC防雷分区原理： 信号部分也可采用多级保护方式将雷电流幅值降到设备耐受能力范围内。在LPZ0与LPZ1的交界处进行粗级防雷保护； 在LPZ1与LPZ2的交界处（设备信号端口处），采用精细电涌保护器。,
