PLC自動控製係統的雷電防護措施

按照《建築物防雷設計規範》GB50057-94/2000的要求，PLC自動化控製係統需要采取直擊雷防護措施和LEMP防護措施
LEMP入侵PLC自動化控製係統的主要途徑有：
（1）沿電源線、通信線等金屬導體入侵的雷電過電壓波：
（2）雷電流或部分雷電流注入接地裝置，引起的局部地電位上升，通過接地導線引入的地電位反擊；
（3）由於雷電的靜電感應和電磁感應，在PLC自動化控製係統設備以及與連接的各種導線上，產生的危險過電壓。

直擊雷防護
安裝有PLC係統的建築物，最低按第三類防雷建築物裝設直擊雷設施。用避雷網做接閃器，引下線沿建築物四周對稱分布或均勻分布，並采用環形接地網。這樣在建築物外圍構建的法拉第籠，除了具有防直擊雷的作用外，還具有一定的靜電屏蔽和電磁屏蔽作用，有利於提升防護措施的防護能力。

防雷接地和等電位連接
防雷接地方式有兩種，獨立接地和共用接地。由於獨立接地的通信網絡和電視網絡特別容易被雷擊，因此，除在防爆炸環境下采用獨立接地方式外，一般采用共用接地方式。即防雷接地、交流工作地、直流工作地、安全保護地等共用一組接地裝置，或者把原來各個不同功能的接地網通過在地下或地上用金屬導體連接起來，使它們之間成為電氣相通的統一地網。PLC自動化控製係統應采用共用接地方式，其接地電阻不大於4歐姆。
等電位連接是減小電子係統內外設備間危險電位差的有效措施。對於PLC自動化係統以及與之連接的信號輸入設備、外部執行機構的設備外殼、機櫃、機架、金屬管、屏蔽線外皮、防雷器接地端均需以最短的距離與等電位接地對於規模不大的PLC自動化係統等電位連接網絡可采用星型（S型）連接，對於規模較大分布範圍大的PLC自動化係統，需采用網格型（M型）或混合型等電位連接方式。
為了減小幹擾，PLC自動化係統的接地原則上采用一點接地。其接地點遠防雷引下線的接地點和大功率電氣設備的接地點，如變頻器的接地點、電力變壓器的接地點。

屏蔽措施
當發生雷擊時，由於雷電的靜電感應和電磁感應，在設備的金屬外殼和線路上，會產生危險的過電壓，直接威脅電氣、電子設備的安全。防護雷電感應的措施之一是屏蔽。
PLC自動化控製係統時應用於工業生產的環境，一般PLC主站設置在室內，但沒有專用的機房，其從站安裝在生產現場，甚至有的從站設置在露天環境。由此可見空間屏蔽措施對多數的PLC係統不適用。最有效的方法，則是利用設備的金屬外殼、金屬橋架、金屬管、凱裝電纜外皮、屏蔽電纜外皮構建完整的屏蔽體，並做等電位連接。
在《儀表係統接地設計規範》（HG/T20513-200）中，對屏蔽電纜的接地，原則上是規定一端接地，另一端懸空。這一點與LEMP防護的要求相矛盾。因為，屏蔽層一端接地隻能起到靜電屏蔽的作用，對電磁 場沒有屏蔽作用。此時應采用有絕緣隔開的雙層屏蔽，內層屏蔽一端接地，外層屏蔽兩端接地。在無法實現雙層屏蔽的情況下，可將原來的懸空一端的屏蔽外皮經防雷器接地。

電源線路過電壓防護
PLC自動化係統電源采用的接地方式是TN-C-S或TN-S。電源從低壓室配出至PLC主站的電源櫃，經UPS電源或交流穩壓器後給PLC自動化控製係統之際和各PLC從站供電。
電源線是雷擊電磁脈衝侵入室內電氣、電子設備的主要通道。為了將侵入電源線路的過電壓降低至電子電設備的可以耐受的範圍，需在PLC電源係統安裝三級防雷器，第一級設在低壓室的低壓進線櫃，選用開關型或限壓型防雷器。第二級防雷器安裝在主站的電源櫃，UPS電源的電源輸入端，第三級防雷器安裝在PLC櫃主電源開關下端。第二級和第三級防雷器選用限壓型。
PLC自動化控製係統主站和從站一般相距幾十米，大於防雷器的震蕩保護距離，因此需在每個PLC從站的機櫃內安裝一組防雷器。其性能和參數與第三級防雷器相同。
與PLC自動化控製係統連接的各種傳感器、變送器的電源是由PLC機櫃提供直流電源，而外部執行機構的電源是現場提供的，與PLC的電源不是同一回路，有的還是由不同電力變壓器供電。為了防止從外部設備電源線侵入的過電壓反擊PLC係統，外部執行機構的電源線路也需要設置防雷器。
在選用電源防雷器時需特別注意，工礦企業的供電電壓波動範圍很大，防雷器的啟動電壓需考慮電壓高達額定工作電壓30%的情況。如果防雷器的啟動電壓選低了，會導致防雷器元件自爆。

通訊線路過電壓防護
通訊線路是PLC主站與從站之間通過通訊線路，交換數據的一段信號線。最常用的是兩線製的RS485總線和PROFIBUS總線。兩者的信號平均±6V，RS485總線的最高傳輸速率為19.2KBPS，PROFIBUS總線的最高傳輸速率為12MBPS，采用2芯或多芯屏蔽線。
PLC自動化係統中與通訊線路連接的通訊模塊，很容易被雷擊。因此，當線路跨越防雷區時，需在通信接口處串聯介入適配的信號防雷器。
在實際工程實踐中發現，通信口上安裝防雷器後，避免了通訊模塊遭雷擊，但偶爾發生防雷器自身被雷擊，損壞內部用於精細保護的瞬態二極管，其原因是流過TVS的部分雷電流超過了它的通流容量。由於信號防雷器受插入電容的製約，不能采用大功率的TVS。因此，通訊線路LEMP防護最有效的措施，是在信號接口上加裝光發器，用無金屬光纜作為信號傳輸介質。如果采用有金屬加強芯的光纜則需將加強芯兩端接地。