你是这样做的吗？现场设备安装最佳实践的4个步骤
本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2017年6月刊，原标题为：正确安装监测和计量设备的4个步骤
遵循现场设备安装的最佳实践，比如接地和测试，将有助于避免出现性能问题，帮助设计师实现预期的投资回报。
尽管对复杂工业环境中的电子监测和计量系统进行了投资，并且连接似乎也是正确的，但问题依然存在。有些设备工作正常，其它设备则根本无法工作，而另外一些则执行不正常或偶尔发送错误信息。大多数问题似乎都发生在传感控制或动力传动组件中。
通常，在设计和安装过程中，缺乏对监测和计量装置接线安装细节的重视。一些重要的布线问题包括：电缆选型或安装错误、不恰当的仪表接地、电缆及端子排没有足够的电磁防护等。
图1：对监测和计量装置的布线安装经常缺乏足够的重视。常见的布线错误很容易被忽视。图片来源：Eaton
正确安装监测和计量设备的4个步骤包括：
一般情况下，制造商都会为现场总线产品中使用的通讯和电源电缆的设计、安装和维护提供一系列的详细建议。这些信息通常涵盖INCOM（来自于Cutler Hammer的工业通信网络，后被伊顿收购）、RS-485和以太网物理层。遵循这些建议，是确保实现稳健和可靠通信的重要环节。
遵循制造商的建议来安装网络设备，可以提供一定的灵活性、简单性和抗噪性能。未能遵循这些建议，往往会降低系统性能。例如，为减少数据损坏，不建议将通讯电缆和为诸如变频驱动器或软启动器等高频负载供电的电源线布置在同一个电缆槽中。
适当的接地，是现场设备安装的一个重要方面。大多数仪表都有两个地接：一个是电气或电源地，另一个是仪表地。认识到这两个接地系统具有不同目的非常重要。
在整个网络设备上，屏蔽应保持连续，并连接到建筑物电气系统接地导体上。2017年美国国家电气法规（NEC）提供了通讯电缆的接地导则。
电缆的选择，对稳定通讯也是必不可少的。推荐使用RS-485专用通信电缆。控制和仪表电缆不能用于RS-485。
此外，配电和自动化应用需要屏蔽电缆。大多数电缆有两种类型的屏蔽，铝箔屏蔽和编织网箔屏蔽。两者都可以使用，但编织网箔屏蔽是首选。铝箔屏蔽主要用于暴露在高频无线电和电负荷快速瞬变的环境，而编织网箔屏蔽主要应用于低频浪涌环境。典型的接线端子连接，电缆必须支持屏蔽引出线。
在新系统开发之时或将设备添加到现有系统时，就应进行系统容量计算。计算旨在确定系统设计是否有足够的容量支持所用设备的数量和类型。
发生的问题可能与容量无关。例如，在现代配电系统中，大部分负荷都是感性的。这些负载包括电机、变压器、气体管照明镇流器和感应炉等。感性负载需要磁场环境以便进行操作。这些感性设备所包含的电子电路可能会产生谐波，它可能会导致相互连接的负载出现问题。
所有谐波，都会导致导体和其它配电系统组件发热，产生额外的热量。谐波还会引起电磁干扰（EMI），当谐波在无线电频谱范围内时，干扰也被称为射频干扰（RFI），这些干扰是由外部源产生的一种干扰，它通过电磁感应、静电耦合或传导来影响电路。
图2：监控和计量设备、仪器的故障往往可以追溯到接线故障，比如电缆选型错误。
较高水平的谐波和电磁干扰，往往会导致电子设备的怪异行为，包括计算机设备与现场设备之间数据通信不一致，这可能会影响能源监测和计量装置的有效性。
这些问题，都可以追溯到不恰当的接线方案，比如将未屏蔽的通信电缆布置在距离感性负载太近的位置。用屏蔽电缆替换现有电缆，或简单地改变通信线路的位置，使其远离电感负载，就可以校正这个问题。
但是，如果布线已经遵循了制造商的建议和数据，通讯仍然不稳定，那么建议咨询现场设备制造商或电能质量专家，以确定电源滤波器和调制装置是否可以解决这些问题。
在设计和安装阶段，充分考虑现场设备布线建议的细节，可以避免上述潜在问题的发生。
仔细审查预先批准的文件和计划，确保重要布线细节都满足要求，包括适当处理每种类型的仪表、每种信号正确接线、适当的接地、并满足仪器仪表线和端子排规格书的要求，始终是最佳做法。
这么做的结果是，在安装前就可以识别并纠正可能存在的问题，与安装和调试后识别出这些问题相比，可以节省大量故障排除的时间和劳动力。
使用测试设备，来测量安装前后的电容、谐波和电磁干扰，对简化现场布线过程至关重要。主动测试，可以帮助设计人员在制定材料清单前，确定可能存在的障碍，并实施保护措施。还应在安装后进行这些研究，以确保布线措施正确地解决了前面所识别的问题。
在启动过程中、高峰利用期、系统降负荷阶段，密切关注现场设备数据的变化，也可以很容易地识别出问题。在不同阶段，EMI和谐波水平可能会有所不同，所以留意数据不一致或数据收集错误，往往可以帮助纠正安装后不久所发生的状况，然后现场设备就可以正常工作了。
如果确定了数据收集方面存在的问题，直接与现场设备制造商联系，以便立即获得故障排除和校正方面的支持，这是另外一种选项。
如果安装不正确，就不可能从计量和监测设备上获得收益。这些设备提供的实时数据，可以简化维护、减少停机时间，并提高效率。
然而，如果没有适当的功能系统，大多数企业无法从这些设备上完全获得真正的投资回报。
通过遵循设备布线和安装的最佳实践，设计人员、安装人员和工厂管理可以从实时数据采集中获得全部效益，没有了令人头痛的设备误操作和费时的故障排除与测试的需求。