DCS系統(tǒng)信號干擾與接地問題探討

呼斯樂++韓曉磊++藺旭森++竇云朋

摘 要：隨著我國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，市場的競爭力也更加激烈，大部分企業(yè)想要在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳步，需要建設(shè)擴(kuò)大企業(yè)優(yōu)勢。而在企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)時，需要使用多臺計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)進(jìn)行管理，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)體系的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行自動控制?；谶@種要求，DCS控制系統(tǒng)受到了各個企業(yè)和專業(yè)工作人員的廣泛關(guān)注。DCS系統(tǒng)由于其優(yōu)秀的處理機(jī)能受到了各大企業(yè)的青睞。但是在DCS系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行工作中，依舊因?yàn)楦鞣N因素的影響，會存在一定的問題，導(dǎo)致DCS系統(tǒng)的控制潛力不能得到充分利用。該文對DCS系統(tǒng)使用過程中受到信號干擾的原因進(jìn)行分析，重點(diǎn)對DCS系統(tǒng)的接地問題進(jìn)行探討，希望提高DCS系統(tǒng)在使用中的工作效率。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng) 信號干擾 接地問題

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（a）-0044-02

1 干擾原因

在我國經(jīng)濟(jì)快速建設(shè)的今天，對電力的需求也在與日俱增，對電站控制系統(tǒng)自動化水平的要求也在不斷提高，為了滿足自動化控制的要求，DCS系統(tǒng)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于電廠自動化控制。DCS系統(tǒng)使用過程中合理、可靠是DCS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，而保證系統(tǒng)接地是DCS系統(tǒng)正常工作的重要基礎(chǔ)。DCS采取接地措施可有效防止系統(tǒng)受到干擾，所以保證DCS接地系統(tǒng)的可靠性決定了DCS系統(tǒng)抗干擾能力。

1.1 電阻耦合干擾

在工作過程中，由于許多工廠對于電線老化問題較為忽視。當(dāng)多種信號線路一起進(jìn)行信號傳輸時，會由于電線上的絕緣材料老化漏電而影響到其他傳輸信號，對其他傳輸信號有所干擾。除此之外，不僅信號線老化會對其他信號線產(chǎn)生影響，而一些大功率電路（例如：產(chǎn)熱電路）在使用中如果發(fā)生線路老化，也會對信號產(chǎn)生很大干擾。在一些執(zhí)行設(shè)備中，在現(xiàn)場采用220 V供電時，如果在線路中發(fā)生短路問題，同樣會對傳輸信號有所影響。在對信號線進(jìn)行接地使用時，如果接地位置不合理或者不正確，會由于電路兩端較大的電位差而產(chǎn)生一個電路環(huán)流，也會對信號傳輸發(fā)生干擾。

1.2 雷擊干擾

雷擊發(fā)生時由于其強(qiáng)大的能量會在受擊部分形成范圍較大的電磁干擾。雷擊對系統(tǒng)產(chǎn)生影響的方式一般有兩種：一種是雷擊有可能會對建設(shè)在外部的信號線造成影響，從而引起信號干擾；另一種是在雷擊信號電纜附近發(fā)生，通過分布電容和電感設(shè)備傳送到信號線，從而對信號線產(chǎn)生一個瞬時并且能量極高的電磁脈沖干擾，嚴(yán)重時有可能會損壞設(shè)備，對工作人員安全產(chǎn)生影響。雷擊干擾時對一種常見的干擾方式，針對雷擊干擾可以采用安裝金屬電纜管或者槽鋪信號線，保證金屬槽或電纜管有良好的接地情況，從而防止雷擊對信號線產(chǎn)生影響。對于架空信號線來說，需要在外部電路上加裝避雷器，同時在控制系統(tǒng)電腦端使用防雷信號，從而保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

1.3 DCS供電線路干擾

由于電廠中的大型設(shè)備啟動關(guān)閉較為頻繁，對大型元件的開關(guān)操作也很頻繁，在這些大型電機(jī)設(shè)備開關(guān)時會產(chǎn)生瞬時的大型交變磁場。交變磁場會在信號線上發(fā)生耦合，從而對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，而這些交變磁場也會對電源線產(chǎn)生高頻干擾，信號程度如果超過規(guī)定范圍也會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響。為了保證在大型電機(jī)進(jìn)行開關(guān)時對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，可以采用在電路中加入變壓器，保證在開關(guān)電機(jī)時不會因?yàn)殡妷鹤兓^大而產(chǎn)生交變磁場。

2 抑制干擾方式

（1）保證信號線正常使用。在信號線的使用過程中，避免多條信號線糾纏在一起，同時定期對信號線進(jìn)行檢查，對有絕緣膠體有破損的信號線進(jìn)行修復(fù)和更換，以保證信號線的正常使用，避免發(fā)生漏電而對傳輸信號產(chǎn)生干擾。

（2）將電纜分層敷設(shè)。將傳遞不同信號的電纜隔離開來，采用分層鋪設(shè)的方式對電纜進(jìn)行一定的調(diào)控，從而保證電纜之間不會相互作用。對于傳遞相同信號的電纜來說，也應(yīng)當(dāng)盡可能避免線路密集的糾纏，由于計(jì)算機(jī)端口在對信號進(jìn)行處理時對信號可以進(jìn)行一定程度的精密分析，所以如果有較為類似的信號互相發(fā)生信號干擾時，會對計(jì)算機(jī)的判斷產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)工作過程中出現(xiàn)分析錯誤。

（3）電氣隔離。在設(shè)備運(yùn)行過程中，可以采用電纜隔離的方式將信號進(jìn)行隔離，從而保證信號之間不會產(chǎn)生相互影響。但隔離方式不僅可以將傳輸信號線進(jìn)行隔離，還可以在電腦端將信號進(jìn)行分類隔離，采用這種隔離方式可以很大程度上減小共模干擾對計(jì)算機(jī)造成的危害。還可以采用隔離放大器將信號的輸入端與計(jì)算機(jī)完全隔離，采用這種方式可以對阻斷干擾信號之間形成回路，抑制干擾的危害，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（4）供電系統(tǒng)的隔離。由于電廠中常常會對大功率電機(jī)進(jìn)行開關(guān)，開關(guān)過程中會產(chǎn)生高頻信號，為了防止高頻電磁對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，可以通過在供電線路上安裝變壓器，可以對大功率電機(jī)開關(guān)所產(chǎn)生的高頻電磁進(jìn)行約束，避免對系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

3 DCS接地原則

根據(jù)技術(shù)方面的有關(guān)規(guī)定，計(jì)算機(jī)或DCS系統(tǒng)信號電纜在安裝過程中必須接地使用，禁止浮空安裝，其接地方式必須符合各項(xiàng)規(guī)定。當(dāng)信號源處于浮空狀態(tài)時，計(jì)算機(jī)端的屏蔽層必須接地使用；當(dāng)信號源處于接地狀態(tài)時，信號源端的屏蔽層應(yīng)當(dāng)接地使用；當(dāng)屏蔽電纜需要經(jīng)過接線盒分?jǐn)嗪喜r，應(yīng)當(dāng)將接線盒兩端的屏蔽層電纜在接線盒內(nèi)進(jìn)行連接。

在對DCS系統(tǒng)的電纜進(jìn)行選擇和安裝時，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。對屏蔽電纜屏蔽層的接地方式應(yīng)當(dāng)按照以上規(guī)定。同時為了提高DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以選用阻燃型和絞銅網(wǎng)對計(jì)算機(jī)電纜實(shí)施安裝。

4 DCS電源接地規(guī)范

在對電源進(jìn)行供電時，由于在電源系統(tǒng)中已經(jīng)安裝了地線和電氣線，所以可以采用浮空方式進(jìn)行供電。

（1）在電源控制系統(tǒng)中，需要對電源采用單獨(dú)的配電箱，從而保證電源系統(tǒng)的配電不會受到信號影響。在安裝配電箱時，需要安裝在控制室的進(jìn)線位置，保證線路良好接地，保證配電箱的正常運(yùn)行

（2）對于配有UPS的電源系統(tǒng)。由于UPS交流輸入端、輸出端已經(jīng)與地線連接完成，并通過外殼保證接地，所以在配線時只需要注意UPS系統(tǒng)中的線路與地線正常連接，并且外殼與地面接觸。同時對于無電氣地來說，需要在交流電源進(jìn)線位置就近接地，不能將信號引到DCS系統(tǒng)中；在UPS投入使用時，需要保證相線和零線與控制站和操作站的開關(guān)進(jìn)行連接，注意不能將UPS的外殼與控制站的外殼接觸。

（3）對于不配備UPS系統(tǒng)的電源，只需要將電源中相線與零線引出，與控制站或操作站的開關(guān)連接即可。

5 結(jié)語

DCS系統(tǒng)對于現(xiàn)代各個企業(yè)和工廠來說有著十分重要的作用，為了保證其使用，DCS系統(tǒng)的接地工作需要專業(yè)人員引起高度重視。接地工作作為DCS系統(tǒng)安全使用的關(guān)鍵和核心，需要在安裝和設(shè)置過程中引起高度重視，才能保證接地工作的順利進(jìn)行，從而保證DCS系統(tǒng)在運(yùn)行過程中安全可靠，充分發(fā)揮其對工業(yè)生產(chǎn)的管理作用。由于DCS系統(tǒng)對工廠生產(chǎn)中的安全性和有效性有著十分重要的作用，所以保證DCS系統(tǒng)的正常運(yùn)行是一項(xiàng)重要的工作。該文就DCS系統(tǒng)的抗干擾方式和接地方式進(jìn)行了淺顯探討，這兩方面是DCS系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提，只有把這兩方面的工作做到位，才能對DCS運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行有條不紊的監(jiān)控和解決，從而保證工業(yè)生產(chǎn)的高效性和持續(xù)性。

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