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1、DCS系統(tǒng)的抗干擾問題一、概述隨著科學技術的發(fā)展,DCS在工業(yè)控制屮的應用越來越廣泛。DCS控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產和經濟運行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關系到整個系統(tǒng)可靠運行的關鍵。自動化系統(tǒng)中所使用的各種類型DCS,有的是集中安裝在控制室,有的是安裝在生產現(xiàn)場和各電機設備上，它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁壞境中。要提高DCS控制系統(tǒng)可靠性，一方而要求DCS生產廠家提高設備的抗干擾能力；另一方而,要求工程設計、安裝丿施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題,有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。二、電磁干擾
2、源及對系統(tǒng)的干擾1干擾源及干擾一般分類影響DCS控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣，大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源，即干擾源。干擾類型通常按干擾產生的原因、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質的不同劃分。其中:按噪聲產生的原因不同，分為放屯噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質不同，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按噪聲干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共模干擾是信號對地的電位差,主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(tài)(同
3、方向)電壓迭加所形成。共模電壓有時較大，特別是采用隔離性能并的配電器供電室，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高，有的可高達130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓，育接影響測控信號，造成元器件損壞(這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因)，這種共模干擾可為直流、亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓,主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓，這種直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。2DCS控制系統(tǒng)中電磁干擾的主耍來源2.1來自空間的輻射干擾空間的輻射電磁場(EMI)主要是由電力
4、網絡、電氣設備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復雜。若DCS系統(tǒng)置于所射頻場內，就冋收到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑：一是直接對DCS內部的輻射,市屯路感應產生干擾;而是對DCS通信內網絡的輻射,rfl通信線路的感應引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設備布置及設備所產生的電磁場人小，特別是頻率有關，一般通過設置屏蔽電纜和DCS局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。2.2來自系統(tǒng)外引線的干擾主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴重。(1)來自電源的干擾實踐證明
5、，因電源引入的干擾造成DCS控制系統(tǒng)故障的情況很多,筆者在某工程調試中遇到過，后更換隔離性能更高的DCS電源，問題才得到解決。DCS系統(tǒng)的正常供電電源均由電網供電。由于電網覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電路。尤其是電網內部的變化，入開關操作浪涌、人型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。DCS電源通常采用隔離電源，但其機構及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在,絕對隔離是不可能的。(2)來口信號線引入的干擾與DCS控制系統(tǒng)連接的各
6、類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外,總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起"0信號工作界常和測量精度大大降低,嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線冋流，造成邏輯數(shù)據變化、誤動和死機。DCS控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當嚴重,由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。(1)來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾接地是提高
7、電了設備電磁兼容性(EMC)的自效手段Z-o止確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發(fā)岀干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使DCS系統(tǒng)將無法正常工作。DCS控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對DCS系統(tǒng)的T擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環(huán)路電流,影響系統(tǒng)止常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地,如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊吋，地線屯流將更大。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環(huán)路，在變化磁場的作
8、用下,屏蔽層內有會出現(xiàn)感應電流，通過屏蔽層與芯線Z間的耦合，干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產生的地環(huán)流就可能在地線上產生不等電位分布，影響DCS內邏輯電路和模擬電路
