儀錶及控制系統接地不是一個新的論題， 很多問題早有結論， 也有正確的設計方法。 但在部分工程技術人員中， 仍存在一些模糊概念和疑慮。 接地的作用、接地的分類很多文獻都討論過， 由不同的方法可以有不同的分類， 都有道理， 本文不再討論。 本文主要討論接地設計怎麼做， 為什麼。
儀錶及控制系統接地的目的主要有兩個：一是為人身安全和電氣設備的運行， 包括保護接地、本安接地、防靜電接地和防雷接地等；二是為信號傳輸和抗干擾的工作接地。 但二者又是相關的， 不能截然分開。
關於儀錶系統接地，
IEC和ISA等國際組織的有關標準提供了很好的參考， 特別是資訊技術裝置功能接地和保護接地通過等電位連接以及合用接地的規定， 為設計人員提供了權威的、明確的工程設計依據。
01
保護接地
保護接地是為人身安全和電氣設備安全而設置的接地(也稱為安全接地)， 儀錶專業的保護接地與電氣專業的保護接地一樣， 屬於低壓配電系統接地， 因此， 應按電氣專業的有關標準、規範和方法進行。 例如：GBJ65-83《工業與民用電力裝置的接地設計規範》等。
對於低壓配電系統接地， 電氣專業有一系列比較完善的設計、計算、試驗、施工及驗收的標準規範，
儀錶專業用電一般來自不斷電供應系統UPS或電氣專業的建築物配電， 大體可分為控制室用電和現場儀錶用電。 控制室用電一般採用TN-S系統(整個系統中的保護線和中線是分開的)［1］。 現場儀錶用電一般採用TT系統(分散接地)。
根據等電位連接原則， 儀錶用電的保護接地應當是電氣接地系統。 不但建築物內實施等電位連接， 石油化工裝置一般還採用全裝置等電位連接。
接地工程應當按電氣專業的標準規範和方法來設計。 有的設計將UPS供電的儀錶系統的保護接地分離出來單獨設置接地系統，
02
儀錶工作接地
儀錶及控制系統工作接地的目的是抗干擾， 對此問題很多文獻都論述得很清楚，
2.1
遮罩接地
儀錶遮罩接地分兩種。 一種是電纜保護管、電纜槽等接地。 這類接地應與裝置電氣接地網相連， 屬於等電位連接。 另一種為信號遮罩電纜接地， 應根據信號源和接收儀錶的不同情況採用不同接法。 例如：常用的變送器內部電路多數是不接地的， 因此信號遮罩電纜一般在控制室一側接地。 信號遮罩電纜接地應為單點接地。
從遮罩的作用可分為：電場遮罩、磁場遮罩、電磁場遮罩等， 以便解決干擾問題。 電場遮罩即靜電屏蔽， 解決分佈電容產生的干擾問題， 採用高電導率的材料，
2.2
儀錶信號接地
儀錶信號接地分隔離信號與非隔離信號。 隔離信號一般可以不接地。 這裡的隔離應當是每一輸入信號(或輸出信號)的電路與其他輸入信號(或輸出信號)的電路是絕緣的， 對地是絕緣的， 其電源是獨立的相互隔離的。
非隔離信號通常以24VDC電源負極為參考點並接地。 信號分配均以此為參考點。 這種電路的共模抑制電壓通常都很小， 接地是消除此類干擾的主要措施。 接地工程設計時應當注意避免設備工作時在地線上產生電壓降， 而對信號產生干擾。
不同系列的常規儀錶有不同的接地連接規定。這是因為常規儀錶的二次儀錶之間的信號傳輸比較複雜。例如：關於I系列儀錶信號接地，在《I系列電子式儀錶系統設計指南》中有詳細的敘述。
儀錶信號公共點接地、分散型控制系統(DCS)和可編程式控制器(PLC)的非隔離輸入的接地等，均應從連接端子排或匯流條接到接地匯總板上。這實質上也是一種等電位連接。EK系列儀錶是典型的公共接地儀錶。儀錶非隔離信號接地，雖然最終是與電氣接地相連的，但不應直接與電氣接地混接。儀錶工作接地的連線應當採用多股銅芯絕緣電線，在接至接地匯總板之前，各接地線、接地匯流條除正常的連接點外，都應當是絕緣的。最終與接地體或接地網的連接是從接地匯總板單獨接線的。
DDZ-Ⅲ型儀錶、EK系列儀錶、I系列儀錶以及YS80系列儀錶等常規儀錶的接地，最終都是與電氣接地接在一起的。
儀錶及控制系統信號絕大多數是低頻信號，低頻信號接地的原則是單點接地，對接地電阻沒有特殊要求。信號回路中應避免形成接地回路，如果一條線路上的信號源和接收儀錶都不可避免接地，則應採用隔離器將兩點接地隔離開。
2.3
電子資訊設備接地和保護接地合用接地極
國家標準GB50174-93《電子電腦機房設計規範》第6.4.3條規定：交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地宜共用一組接地裝置，其接地電阻按其中最小值確定。雖然GB50174-93標準制定的適用範圍沒有包括工業控制機房和微機房，但其中一些規定是可以參考的。
IEC標準《資訊技術裝置的接地和等電位連接》(IEC364-5-548-1996)明確規定：資訊技術裝置功能接地和保護接地通過等電位連接，合用接地。適用範圍包括：資訊技術裝置、資料交換需要互聯的裝置、資料通訊設備、資料處理設備、建築物內帶有接地返回通路的信號裝置、建築物內直流供電的資訊技術裝置的通訊網路、局域通訊網、火災報警系統和入侵報警系統，諸如直接數位控制系統的建築服務設備、電腦輔助製造(CAM)和其他電腦輔助服務系統。該標準還規定了允許接到接地匯總導體上的匯流排還有：遠端通訊電纜或設備的遮罩、過電壓保護裝置的接地匯流排、無線電通訊天線系統的接地匯流排、資訊技術裝置直流供電系統的接地匯流排、功能接地匯流排等。
IEEEStd11000-1992規定：不建議採用任何一種所謂分開的、獨立的、絕緣的、專用的、乾淨的、靜止的、信號的、電腦的、電子的或其他這類不正確的大地接地體，作為設備接地導體的一個連接點。
2.4
等電位原理
麥克斯韋提倡用法拉第籠的原理防雷，不僅可以不接地，而且比現在的方法更安全、更經濟，這就是等電位原理。高壓帶電作業用的就是等電位原理而不是絕緣防護。
IEC標準《資訊技術裝置的接地和等電位連接》規定了設備接地和保護接地通過等電位連接而合用接地，對接地電阻的大小沒有要求。等電位連接正是防止干擾信號影響的有效措施之一，此時接地電阻的大小對資訊設備已無影響，核心技術是等電位連接。在軍事上、通訊上的移動設備只做機身連接而不接大地，也無法滿足對接地電阻的種種要求，卻能夠安全、正常、可靠地工作，正是運用了等電位連接原理的結果。
“從單獨接地到等電位連接，在國際電氣學術界早已取得了共識，並寫入了IEC標準、ISA標準和一些發達國家的標準，很多製造商的產品資料都作了正確的規定或已作了修改。但還有些製造商仍繼續沿用單獨接地和苛刻電阻值的接地要求，那可能是不瞭解標準的現行規定，或出於某種商業目的。”［2］
國家標準GB50174-93《電子電腦機房設計規範》第6.4.5條規定：電子電腦系統的接地應採取單點接地並宜採取等電位措施。
對自控專業而言，保護接地、儀錶工作接地、本安系統接地最終在接地總匯流排上連接在一起，合用接地極，實現等電位連接。
03
本安系統接地
安全柵分為隔離式和齊納式兩種。隔離式安全柵採用隔離保護技術，不需要專門接地，而齊納式安全柵則根據其保護工作原理需要良好的接地系統。本安系統接地通常討論的是齊納式安全柵接地問題。
非本安區域的電源故障有兩種，一種是直流短路，通常兩線制或三線制變送器就是由24～30V直流電源供電的，因此安全柵接地必須應與直流電源的共公端相連接；另一種是交流短路，為實現保護功能，安全柵接地又必須與交流供電的中線相連。這就決定了安全柵接地最終應是電氣系統接地。
安全柵接地匯流條與交流供電的中線始點相連的最簡單可靠的方法是用導線連接。
IEC標準IEC60079-14《危險場所的電氣設備安裝》關於本質安全電路的接地中規定：對於“沒有電氣隔離的安全柵(例如齊納式安全柵)的接地端子應：1)以最短的可行的路徑接到等電位連接系統；或2)對於TN-S系統，接到一個高度完整的接地點，連接方式應保證這一點接到主電源系統接地點之間的阻抗小於1Ω。”
可是，有的公司採用以大地作為導體的方式，使一些設計人員誤認為這是正規的合理的方法，從而導致工程設計上的不妥。因此，造成了工程中的浪費和施工的麻煩，還形成安全柵事故隱患。用大地作為導體的方法最初見於電力輸電的兩線一地制，而電力設備接地規範中強調：在低壓電力網中嚴禁利用大地作相線或零線。目前，用大地作導體的方式僅見於TT系統的接地。但是，有很多工程設計採用了為齊納式安全柵接地單獨設置接地極的方式，而恰恰是這種方式形成了地電位擊穿安全柵的條件。這是因接地問題而造成齊納式安全柵損壞的事故根源之一。因此筆者認為，這種為齊納式安全柵接地單獨設置接地極的方式還寫進一些標準規範中(如《石油化工儀錶接地設計規範》SH3081-1997)，是值得進一步商榷的。
ISA-RP12．6-1995《危險場所儀錶的接地實施》第一部分：“本質安全”中規定了安全柵接地匯流條與交流電源的中性點之間的連接電阻小於1Ω，並明確給出了直接連線的圖示。MTL公司的接地指南中也是這樣規定的，只是多了一句：“如果能達到0.1Ω更合適。”並提到：用導線連接是最容易的方法。至於接大地的電阻，在上述資料中均無規定。有的安全柵公司只是含含糊糊地說，一般推薦為1Ω，但如果詢其依據，則沒有。應當注意，在國外的資料中，接大地稱Earthing或Grounding，接地連接稱Bonding，意義是不一樣的。凡是論及本安儀錶接地電阻的資料，基本上都是規定接地連接(Bonding)電阻。
國外的資料只重視接地連接(Bonding)電阻，ISA-RP12．6-1995和MTL公司的接地資料中都提出用兩條接地導線重複連接的方法，以便測量接地連接(Bonding)電阻，而不是測量接大地(Earthing)的電阻。
現場本安儀錶的信號端一般是不接地的，儀錶外殼接地的目的並非為了本質安全。另外，地電位只作用在外殼接地的變送器的絕緣上，不會達到擊穿現場儀錶絕緣的程度。有的文獻把變送器外殼接地當作信號端接地。並以外殼接地點與非危險場所的齊納式安全柵接地點之間的電位差來討論安全柵的擊穿問題是不正確的。如果儀錶信號的現場端是固有接地的，回路形成兩點接地，地電位差就有可能作用于安全柵上。在這種情況下，使用齊納式安全柵是不對的，應使用隔離式安全柵，以免形成多點接地。這樣既符合信號傳送的要求，也符合本質安全的要求。
04
防雷接地
在談論儀錶及控制系統防雷接地問題時，應當先討論儀錶及控制系統防雷工程設計，因為儀錶及控制系統防雷接地僅是儀錶及控制系統防雷工程的一個組成部分。文獻［3］對這個問題已有比較詳細的論述。本文不是專為討論儀錶防雷工程的，僅對儀錶防雷接地補充幾點。
4.1
國家標準
國家標準GB50057-94《建築物防雷設計規範》提供了很好的依據和參考。標準雖然沒有直接規定關於電子設備的防雷設計，但是也作了一些說明。GB50057-94標準中規定了防直擊雷、防雷電感應和防雷電波侵入。IEC1024-1-1993將防雷分為外部防雷和內部防雷。外部防雷就是防直擊雷，內部防雷包括防雷電感應、防反擊、防雷電波侵入和防生命危險，而核心方法就是等電位連接。
在對GB50057-94標準第3.2.4條第5款和第6款的條文說明中，指出了防直擊雷和防感應雷的等電位連接：“從防雷觀點出發，較好是設共用接地裝置，它適合供所有接地之用(例如：防雷、低壓電力系統、電訊系統)”，“接地裝置的佈置和尺寸比接地電阻的特定值更重要。”
4.2
關於接地電阻
國家標準GB50057-94《建築物防雷設計規範》規定了防雷接地電阻為衝擊接地電阻，並給出了衝擊接地電阻與工頻接地電阻的關係。衝擊接地電阻與工頻接地電阻之比稱為衝擊係數。雷電落地時有擊穿現象，有火花效應，接地極表現出來的電阻為衝擊接地電阻；雷電落地時的散流電阻為非線性電阻，與閃電電流的峰值和波形有關，因此不能簡單地套用狹義歐姆定律。
隨意降低接地電阻值是不負責任的做法。接地電阻的規定應當是有依據的，這直接影響接地工程。例如，在水電部1959年《電氣設備接地裝置規程》發佈之前，電力系統的電氣設備接地電阻為0.5Ω。為此，很多電廠消耗了大量鋼材，據說有的達到10～40t，接地裝置面積100×100m2。而每年為維持和改善接地電阻需繼續埋下數噸鋼材，數年以後共埋了幾十噸，再埋也沒有用了。而後來採用均衡接地的設計方法，解決了人體傷害的矛盾。我國現行國家標準的接地電阻規定為4Ω。防雷接地電阻應當按國家標準GB50057-94《建築物防雷設計規範》的規定，不應隨意降低。
4.3
接地系統的維護
接地電阻通常不是一成不變的，接地裝置也不可能是一勞永逸的。對接地系統應當定期檢查、維護，及時發現諸如銹蝕、斷線、損壞等故障並及時修復，以保持整個系統的完好，特別是接地連接的完好。大量實例證明，對防雷工程的檢查和維護是非常重要的。
4.4
現代防雷技術是綜合防治技術
儀錶系統防雷絕不能單純依靠接地來做到。不能簡單地認為接地就能解決問題，埋地電纜同樣也會受到雷擊，只不過是它受雷擊的幾率比架空電纜小而已。
現代防雷技術是綜合防治技術，概括起來有：傳導、均衡連接、接地、分流、遮罩等。這方面可參見有關文獻。
4.5
雷電的能量
雷電的功率極大，電流脈衝峰值的典型值為104A，閃電通道的電位差為107～109V，中值功率有1012W(10億千瓦)，但一次雷電的能量並不大，時間約10～40μs，電荷約20C(庫侖)，電能約109J（焦耳)，相當於100W的燈泡照明100多天而已［4］。瞭解雷電的特性，有利於理解防雷技術。
5
防靜電接地
靜電放電的特點是電壓高、電流小、時間短、功率高。對儀錶系統而言，人體靜電在電子裝置的金屬外殼上放電是最常見的靜電放電現象。抑制或消除靜電放電應採取多種措施，除儘量避免產生靜電外，及時泄放靜電是有效手段之一。儀錶及控制系統的防靜電接地比較簡單，靜電導體對地的泄放電阻通常是104～106Ω數量級的，因此很多相應的資料規定用於靜電接地的電阻為100Ω。並且，防靜電接地可與其他接地系統共用。
6
DCS和PLC接地
6.1
起因
分散型控制系統(DCS)和可編程式控制器(PLC)的接地本來不是一個單獨的接地分類，但由於種種原因，使人們有意無意地將其分離出來，而國內、國際並沒有單獨為DCS和PLC所編制的接地標準規範(其實在客觀上也根本沒有必要)，有時由於一些誤解或不正確的規定，反而令造成不小的麻煩。
6.2
接地依據
DCS(或PLC)的設備可分為信號處理部分和資料處理部分。信號處理部分就是控制器、檢測器的輸入、輸出(I/O)部分。這與常規儀錶是一樣的，屬於儀錶工作接地。因此，《石油化工儀錶接地設計規範》SH3081-1997的有關敘述(2.0.1，3.0.1)是正確的。資料處理部分有控制器、操作臺、工程師站等各處理機或稱網路網站設備。這些設備的實質是單板機、微機、工作站、小型機等類型的電腦。而這些設備的接地是保護接地，其開關電源、主機板等器件或板卡的接地，或浮空或與機殼相連。因此DCS(或PLC)的接地如何做亦可以明確了。
6.3
有關規範的條文
在DCS製造商的接地工程手冊中，大多都有應當符合當地政府、國家或國際有關電氣接地標準、規範的條文，然後再推薦一個根據DCS(或PLC)製造商當地政府、國家或國際有關標準的接地方法。
我國有些規範的有關條文常寫成“根據儀錶製造廠的要求”去做，這並不合適。國外的標準、規範極少這樣規定，國際標準根本就沒有這樣的規定，都是製造商必須符合當地政府、國家或國際有關標準、規範的規定。這不但是一個科學技術問題，在某些領域或某些方面甚至是政治、經濟問題。這樣的例子並不少見，應當引起重視。
有些製造商是嚴格按照ISO，IEC及ISA等標準的規定進行實驗、研究、設計、生產和製造的，其成果是可以直接利用的。
6.4
一個錯誤的實例
DCS(或PLC)接地方法與常規儀錶是相同的，這已經明確。這裡舉的實例並不是示範，而是一種不正確的方式，請讀者注意。
在某DCS的工程設計資料中，交流接地和DCS的“主參考地”分別設置接地極，並對接地有一段敘述：“安全接地系統要求提供0.1～5Ω的接地電阻，其所需數值由下列方式決定：
“1.當設備既無安全柵又沒有防雷接地時，交流安全接地僅需滿足當地電氣規範所規定的最小接地電阻，通常為5Ω。
“2.當設備使用齊納式安全柵時，交流接地應小於0.1Ω且主參考地小於0.9Ω。其理由參見防雷接地。
“3.當設備考慮防雷時，每個防雷接地棒都應有最大為0.1Ω的接地電阻。
“本手冊防雷討論中，防雷原則是每一防雷接地棒的接地電阻小於0.1Ω。設100kA的雷電擊中，並通過0.1Ω的電阻，會產生10kV的電位。經驗表明10kV不會引起電線槽內的火花放電或端子爬電。沒有火花或電磁感應，系統就能在雷電擊中時完好地工作。”
在該資料中，多次出現防雷接地的接地電阻小於0.1Ω的規定。
對照這些規定不難發現其中的錯誤，而其防雷接地電阻的理由更是荒唐的。這些不合理的規定給設計工作帶來了困難，造成工程上的浪費和施工中的困難，甚至還成了該系統出故障時的託辭。
07
相關因素
某種接地通常是為實現某一目的而採取的方法之一，如本質安全系統中的本安接地、防雷技術中的防雷接地等。而其他方法和環節的缺少都會影響到接地系統的效果，甚至達不到接地系統預期的目的。因此在工程設計中，不但要注意接地系統的設計，也要注意相關的其他設計。
工程上的事情很多是隨機事件，有些甚至是偶然事件。事故的發生常常是多個因素同時作用的結果。由接地引起的故障就是典型的多因素隨機事件。錯誤的工程設計並不一定出現運行事故，而正確的工程設計，有時卻由於其他原因引起的事故無法查清而被誤認為是該設計引起的。這就是生產過程事故的複雜性和隨機性。而事故現象的實驗、模擬、再現和事故原因的查清，有時是非常困難的，這也是諸如接地工程這類防止發生某種隨機事件的工程設計更容易使人感到困惑的原因。
這已經超出了本文要討論問題的範圍，但這確實是影響接地工程設計的一個因素。
08
結論
8.1
接地工程的基本原則
為實現接地的各種目的和實施接地工程的各種方法的基本原則是等電位連接，而絕對的等電位連接是不可能的，為實現近似的等電位連接，也需設計多種方法並付出工程代價。
接地工程是系統工程，是由傳導、搭接、等電位板、接地線、接地極等多個環節組成的，每一環節的缺陷的故障都會影響到接地系統的效果。接地工程的效能也是綜合結果，不可簡單地用接地電阻的數值來表徵。
低頻信號工作接地的原則為單點接地。儀錶及控制系統的接地，最終應當接至電氣系統的接地裝置。
8.2
接地工程的經濟約束
接地工程必須考慮經濟因素，切不可片面提高某一指標或過分強調某一接地方式而不顧其實施的成本和困難。正確的工程設計方法，可以用簡單易行的方式和相對較低的造價，很好地達到接地工程的目的。
8.3
本質安全系統接地
本質安全儀錶系統接地不應是單獨的接地系統，應與電氣系統接地合一。
8.4
防雷接地電阻
防雷接地電阻為衝擊電阻。
而對信號產生干擾。不同系列的常規儀錶有不同的接地連接規定。這是因為常規儀錶的二次儀錶之間的信號傳輸比較複雜。例如：關於I系列儀錶信號接地，在《I系列電子式儀錶系統設計指南》中有詳細的敘述。
儀錶信號公共點接地、分散型控制系統(DCS)和可編程式控制器(PLC)的非隔離輸入的接地等，均應從連接端子排或匯流條接到接地匯總板上。這實質上也是一種等電位連接。EK系列儀錶是典型的公共接地儀錶。儀錶非隔離信號接地，雖然最終是與電氣接地相連的，但不應直接與電氣接地混接。儀錶工作接地的連線應當採用多股銅芯絕緣電線，在接至接地匯總板之前，各接地線、接地匯流條除正常的連接點外，都應當是絕緣的。最終與接地體或接地網的連接是從接地匯總板單獨接線的。
DDZ-Ⅲ型儀錶、EK系列儀錶、I系列儀錶以及YS80系列儀錶等常規儀錶的接地，最終都是與電氣接地接在一起的。
儀錶及控制系統信號絕大多數是低頻信號，低頻信號接地的原則是單點接地，對接地電阻沒有特殊要求。信號回路中應避免形成接地回路，如果一條線路上的信號源和接收儀錶都不可避免接地，則應採用隔離器將兩點接地隔離開。
2.3
電子資訊設備接地和保護接地合用接地極
國家標準GB50174-93《電子電腦機房設計規範》第6.4.3條規定：交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地宜共用一組接地裝置，其接地電阻按其中最小值確定。雖然GB50174-93標準制定的適用範圍沒有包括工業控制機房和微機房，但其中一些規定是可以參考的。
IEC標準《資訊技術裝置的接地和等電位連接》(IEC364-5-548-1996)明確規定：資訊技術裝置功能接地和保護接地通過等電位連接，合用接地。適用範圍包括：資訊技術裝置、資料交換需要互聯的裝置、資料通訊設備、資料處理設備、建築物內帶有接地返回通路的信號裝置、建築物內直流供電的資訊技術裝置的通訊網路、局域通訊網、火災報警系統和入侵報警系統，諸如直接數位控制系統的建築服務設備、電腦輔助製造(CAM)和其他電腦輔助服務系統。該標準還規定了允許接到接地匯總導體上的匯流排還有：遠端通訊電纜或設備的遮罩、過電壓保護裝置的接地匯流排、無線電通訊天線系統的接地匯流排、資訊技術裝置直流供電系統的接地匯流排、功能接地匯流排等。
IEEEStd11000-1992規定：不建議採用任何一種所謂分開的、獨立的、絕緣的、專用的、乾淨的、靜止的、信號的、電腦的、電子的或其他這類不正確的大地接地體，作為設備接地導體的一個連接點。
2.4
等電位原理
麥克斯韋提倡用法拉第籠的原理防雷，不僅可以不接地，而且比現在的方法更安全、更經濟，這就是等電位原理。高壓帶電作業用的就是等電位原理而不是絕緣防護。
IEC標準《資訊技術裝置的接地和等電位連接》規定了設備接地和保護接地通過等電位連接而合用接地，對接地電阻的大小沒有要求。等電位連接正是防止干擾信號影響的有效措施之一，此時接地電阻的大小對資訊設備已無影響，核心技術是等電位連接。在軍事上、通訊上的移動設備只做機身連接而不接大地，也無法滿足對接地電阻的種種要求，卻能夠安全、正常、可靠地工作，正是運用了等電位連接原理的結果。
“從單獨接地到等電位連接，在國際電氣學術界早已取得了共識，並寫入了IEC標準、ISA標準和一些發達國家的標準，很多製造商的產品資料都作了正確的規定或已作了修改。但還有些製造商仍繼續沿用單獨接地和苛刻電阻值的接地要求，那可能是不瞭解標準的現行規定，或出於某種商業目的。”［2］
國家標準GB50174-93《電子電腦機房設計規範》第6.4.5條規定：電子電腦系統的接地應採取單點接地並宜採取等電位措施。
對自控專業而言，保護接地、儀錶工作接地、本安系統接地最終在接地總匯流排上連接在一起，合用接地極，實現等電位連接。
03
本安系統接地
安全柵分為隔離式和齊納式兩種。隔離式安全柵採用隔離保護技術，不需要專門接地，而齊納式安全柵則根據其保護工作原理需要良好的接地系統。本安系統接地通常討論的是齊納式安全柵接地問題。
非本安區域的電源故障有兩種，一種是直流短路，通常兩線制或三線制變送器就是由24～30V直流電源供電的，因此安全柵接地必須應與直流電源的共公端相連接；另一種是交流短路，為實現保護功能，安全柵接地又必須與交流供電的中線相連。這就決定了安全柵接地最終應是電氣系統接地。
安全柵接地匯流條與交流供電的中線始點相連的最簡單可靠的方法是用導線連接。
IEC標準IEC60079-14《危險場所的電氣設備安裝》關於本質安全電路的接地中規定：對於“沒有電氣隔離的安全柵(例如齊納式安全柵)的接地端子應：1)以最短的可行的路徑接到等電位連接系統；或2)對於TN-S系統，接到一個高度完整的接地點，連接方式應保證這一點接到主電源系統接地點之間的阻抗小於1Ω。”
可是，有的公司採用以大地作為導體的方式，使一些設計人員誤認為這是正規的合理的方法，從而導致工程設計上的不妥。因此，造成了工程中的浪費和施工的麻煩，還形成安全柵事故隱患。用大地作為導體的方法最初見於電力輸電的兩線一地制，而電力設備接地規範中強調：在低壓電力網中嚴禁利用大地作相線或零線。目前，用大地作導體的方式僅見於TT系統的接地。但是，有很多工程設計採用了為齊納式安全柵接地單獨設置接地極的方式，而恰恰是這種方式形成了地電位擊穿安全柵的條件。這是因接地問題而造成齊納式安全柵損壞的事故根源之一。因此筆者認為，這種為齊納式安全柵接地單獨設置接地極的方式還寫進一些標準規範中(如《石油化工儀錶接地設計規範》SH3081-1997)，是值得進一步商榷的。
ISA-RP12．6-1995《危險場所儀錶的接地實施》第一部分：“本質安全”中規定了安全柵接地匯流條與交流電源的中性點之間的連接電阻小於1Ω，並明確給出了直接連線的圖示。MTL公司的接地指南中也是這樣規定的，只是多了一句：“如果能達到0.1Ω更合適。”並提到：用導線連接是最容易的方法。至於接大地的電阻，在上述資料中均無規定。有的安全柵公司只是含含糊糊地說，一般推薦為1Ω，但如果詢其依據，則沒有。應當注意，在國外的資料中，接大地稱Earthing或Grounding，接地連接稱Bonding，意義是不一樣的。凡是論及本安儀錶接地電阻的資料，基本上都是規定接地連接(Bonding)電阻。
國外的資料只重視接地連接(Bonding)電阻，ISA-RP12．6-1995和MTL公司的接地資料中都提出用兩條接地導線重複連接的方法，以便測量接地連接(Bonding)電阻，而不是測量接大地(Earthing)的電阻。
現場本安儀錶的信號端一般是不接地的，儀錶外殼接地的目的並非為了本質安全。另外，地電位只作用在外殼接地的變送器的絕緣上，不會達到擊穿現場儀錶絕緣的程度。有的文獻把變送器外殼接地當作信號端接地。並以外殼接地點與非危險場所的齊納式安全柵接地點之間的電位差來討論安全柵的擊穿問題是不正確的。如果儀錶信號的現場端是固有接地的，回路形成兩點接地，地電位差就有可能作用于安全柵上。在這種情況下，使用齊納式安全柵是不對的，應使用隔離式安全柵，以免形成多點接地。這樣既符合信號傳送的要求，也符合本質安全的要求。
04
防雷接地
在談論儀錶及控制系統防雷接地問題時，應當先討論儀錶及控制系統防雷工程設計，因為儀錶及控制系統防雷接地僅是儀錶及控制系統防雷工程的一個組成部分。文獻［3］對這個問題已有比較詳細的論述。本文不是專為討論儀錶防雷工程的，僅對儀錶防雷接地補充幾點。
4.1
國家標準
國家標準GB50057-94《建築物防雷設計規範》提供了很好的依據和參考。標準雖然沒有直接規定關於電子設備的防雷設計，但是也作了一些說明。GB50057-94標準中規定了防直擊雷、防雷電感應和防雷電波侵入。IEC1024-1-1993將防雷分為外部防雷和內部防雷。外部防雷就是防直擊雷，內部防雷包括防雷電感應、防反擊、防雷電波侵入和防生命危險，而核心方法就是等電位連接。
在對GB50057-94標準第3.2.4條第5款和第6款的條文說明中，指出了防直擊雷和防感應雷的等電位連接：“從防雷觀點出發，較好是設共用接地裝置，它適合供所有接地之用(例如：防雷、低壓電力系統、電訊系統)”，“接地裝置的佈置和尺寸比接地電阻的特定值更重要。”
4.2
關於接地電阻
國家標準GB50057-94《建築物防雷設計規範》規定了防雷接地電阻為衝擊接地電阻，並給出了衝擊接地電阻與工頻接地電阻的關係。衝擊接地電阻與工頻接地電阻之比稱為衝擊係數。雷電落地時有擊穿現象，有火花效應，接地極表現出來的電阻為衝擊接地電阻；雷電落地時的散流電阻為非線性電阻，與閃電電流的峰值和波形有關，因此不能簡單地套用狹義歐姆定律。
隨意降低接地電阻值是不負責任的做法。接地電阻的規定應當是有依據的，這直接影響接地工程。例如，在水電部1959年《電氣設備接地裝置規程》發佈之前，電力系統的電氣設備接地電阻為0.5Ω。為此，很多電廠消耗了大量鋼材，據說有的達到10～40t，接地裝置面積100×100m2。而每年為維持和改善接地電阻需繼續埋下數噸鋼材，數年以後共埋了幾十噸，再埋也沒有用了。而後來採用均衡接地的設計方法，解決了人體傷害的矛盾。我國現行國家標準的接地電阻規定為4Ω。防雷接地電阻應當按國家標準GB50057-94《建築物防雷設計規範》的規定，不應隨意降低。
4.3
接地系統的維護
接地電阻通常不是一成不變的，接地裝置也不可能是一勞永逸的。對接地系統應當定期檢查、維護，及時發現諸如銹蝕、斷線、損壞等故障並及時修復，以保持整個系統的完好，特別是接地連接的完好。大量實例證明，對防雷工程的檢查和維護是非常重要的。
4.4
現代防雷技術是綜合防治技術
儀錶系統防雷絕不能單純依靠接地來做到。不能簡單地認為接地就能解決問題，埋地電纜同樣也會受到雷擊，只不過是它受雷擊的幾率比架空電纜小而已。
現代防雷技術是綜合防治技術，概括起來有：傳導、均衡連接、接地、分流、遮罩等。這方面可參見有關文獻。
4.5
雷電的能量
雷電的功率極大，電流脈衝峰值的典型值為104A，閃電通道的電位差為107～109V，中值功率有1012W(10億千瓦)，但一次雷電的能量並不大，時間約10～40μs，電荷約20C(庫侖)，電能約109J（焦耳)，相當於100W的燈泡照明100多天而已［4］。瞭解雷電的特性，有利於理解防雷技術。
5
防靜電接地
靜電放電的特點是電壓高、電流小、時間短、功率高。對儀錶系統而言，人體靜電在電子裝置的金屬外殼上放電是最常見的靜電放電現象。抑制或消除靜電放電應採取多種措施，除儘量避免產生靜電外，及時泄放靜電是有效手段之一。儀錶及控制系統的防靜電接地比較簡單，靜電導體對地的泄放電阻通常是104～106Ω數量級的，因此很多相應的資料規定用於靜電接地的電阻為100Ω。並且，防靜電接地可與其他接地系統共用。
6
DCS和PLC接地
6.1
起因
分散型控制系統(DCS)和可編程式控制器(PLC)的接地本來不是一個單獨的接地分類，但由於種種原因，使人們有意無意地將其分離出來，而國內、國際並沒有單獨為DCS和PLC所編制的接地標準規範(其實在客觀上也根本沒有必要)，有時由於一些誤解或不正確的規定，反而令造成不小的麻煩。
6.2
接地依據
DCS(或PLC)的設備可分為信號處理部分和資料處理部分。信號處理部分就是控制器、檢測器的輸入、輸出(I/O)部分。這與常規儀錶是一樣的，屬於儀錶工作接地。因此，《石油化工儀錶接地設計規範》SH3081-1997的有關敘述(2.0.1，3.0.1)是正確的。資料處理部分有控制器、操作臺、工程師站等各處理機或稱網路網站設備。這些設備的實質是單板機、微機、工作站、小型機等類型的電腦。而這些設備的接地是保護接地，其開關電源、主機板等器件或板卡的接地，或浮空或與機殼相連。因此DCS(或PLC)的接地如何做亦可以明確了。
6.3
有關規範的條文
在DCS製造商的接地工程手冊中，大多都有應當符合當地政府、國家或國際有關電氣接地標準、規範的條文，然後再推薦一個根據DCS(或PLC)製造商當地政府、國家或國際有關標準的接地方法。
我國有些規範的有關條文常寫成“根據儀錶製造廠的要求”去做，這並不合適。國外的標準、規範極少這樣規定，國際標準根本就沒有這樣的規定，都是製造商必須符合當地政府、國家或國際有關標準、規範的規定。這不但是一個科學技術問題，在某些領域或某些方面甚至是政治、經濟問題。這樣的例子並不少見，應當引起重視。
有些製造商是嚴格按照ISO，IEC及ISA等標準的規定進行實驗、研究、設計、生產和製造的，其成果是可以直接利用的。
6.4
一個錯誤的實例
DCS(或PLC)接地方法與常規儀錶是相同的，這已經明確。這裡舉的實例並不是示範，而是一種不正確的方式，請讀者注意。
在某DCS的工程設計資料中，交流接地和DCS的“主參考地”分別設置接地極，並對接地有一段敘述：“安全接地系統要求提供0.1～5Ω的接地電阻，其所需數值由下列方式決定：
“1.當設備既無安全柵又沒有防雷接地時，交流安全接地僅需滿足當地電氣規範所規定的最小接地電阻，通常為5Ω。
“2.當設備使用齊納式安全柵時，交流接地應小於0.1Ω且主參考地小於0.9Ω。其理由參見防雷接地。
“3.當設備考慮防雷時，每個防雷接地棒都應有最大為0.1Ω的接地電阻。
“本手冊防雷討論中，防雷原則是每一防雷接地棒的接地電阻小於0.1Ω。設100kA的雷電擊中，並通過0.1Ω的電阻，會產生10kV的電位。經驗表明10kV不會引起電線槽內的火花放電或端子爬電。沒有火花或電磁感應，系統就能在雷電擊中時完好地工作。”
在該資料中，多次出現防雷接地的接地電阻小於0.1Ω的規定。
對照這些規定不難發現其中的錯誤，而其防雷接地電阻的理由更是荒唐的。這些不合理的規定給設計工作帶來了困難，造成工程上的浪費和施工中的困難，甚至還成了該系統出故障時的託辭。
07
相關因素
某種接地通常是為實現某一目的而採取的方法之一，如本質安全系統中的本安接地、防雷技術中的防雷接地等。而其他方法和環節的缺少都會影響到接地系統的效果，甚至達不到接地系統預期的目的。因此在工程設計中，不但要注意接地系統的設計，也要注意相關的其他設計。
工程上的事情很多是隨機事件，有些甚至是偶然事件。事故的發生常常是多個因素同時作用的結果。由接地引起的故障就是典型的多因素隨機事件。錯誤的工程設計並不一定出現運行事故，而正確的工程設計，有時卻由於其他原因引起的事故無法查清而被誤認為是該設計引起的。這就是生產過程事故的複雜性和隨機性。而事故現象的實驗、模擬、再現和事故原因的查清，有時是非常困難的，這也是諸如接地工程這類防止發生某種隨機事件的工程設計更容易使人感到困惑的原因。
這已經超出了本文要討論問題的範圍，但這確實是影響接地工程設計的一個因素。
08
結論
8.1
接地工程的基本原則
為實現接地的各種目的和實施接地工程的各種方法的基本原則是等電位連接，而絕對的等電位連接是不可能的，為實現近似的等電位連接，也需設計多種方法並付出工程代價。
接地工程是系統工程，是由傳導、搭接、等電位板、接地線、接地極等多個環節組成的，每一環節的缺陷的故障都會影響到接地系統的效果。接地工程的效能也是綜合結果，不可簡單地用接地電阻的數值來表徵。
低頻信號工作接地的原則為單點接地。儀錶及控制系統的接地，最終應當接至電氣系統的接地裝置。
8.2
接地工程的經濟約束
接地工程必須考慮經濟因素，切不可片面提高某一指標或過分強調某一接地方式而不顧其實施的成本和困難。正確的工程設計方法，可以用簡單易行的方式和相對較低的造價，很好地達到接地工程的目的。
8.3
本質安全系統接地
本質安全儀錶系統接地不應是單獨的接地系統，應與電氣系統接地合一。
8.4
防雷接地電阻
防雷接地電阻為衝擊電阻。