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工業現場幹擾問題及處理方法

2018-7-31 14:11:47      點擊:
    目前,各種幹擾在各類工業現場中均存在,所以儀表及控制系統的可靠性直接影響到現代化工業生産裝置安全、穩定運行,系統的抗幹擾能力是關系到整個系統可靠運行的關鍵。随着DCS、現場總線技術的應用,被控對象和被測信号往往分布在各個不同的地方,并且他們與控制站之間也有相當長的距離,因此,信号線和控制線均可能是長線。其次,現場往往有許多強電設備,它們的啟動和工作将對測控系統産生強烈的影響。同時來自空間的輻射幹擾、系統外引線幹擾等問題尤為突出。因此,除有用信号外,由于各種原因必然會有一些與被測信号無關的電流或電壓存在,這種無關的電流或電壓通稱“幹擾(噪聲)”。在測量過程中,這些幹擾若不能很好地處理,那它将歪曲測量結果,嚴重時甚至使儀表或計算機完全不能工作。大量實踐說明,抗幹擾性能是各種電子測量裝置的一個很重要的問題,尤其是DCS、現場總線技術的廣泛應用和迅速發展,有效地排除和抑制各種幹擾,已成為必需探讨和解決的迫切問題,因為幹擾不僅能造成邏輯混亂,使系統測量和控制失靈,以緻降低産品的質量,甚至使生産設備損壞,造成事故。因此,抗幹擾技術在儀表測控系統的設計、制造、安裝和日常維修中都必需給予足夠的重視。
 
  常見幹擾源及對系統的幹擾:
 
  由于測控信号往往是一種微弱的直流或變化緩慢的來自空間的輻射幹擾對測控系統影響主要通過兩條路徑:一是直接對計算機内部輻射,由電路感應産生幹擾;二是對計算機外圍設備及通訊網絡的輻射,由外圍設備和通信線路的感應引入幹擾。
 
  來自傳輸的幹擾主要有兩種途徑:一是通過傳感器供電電源或公用信号儀表的供電電源即配電器串入的電網幹擾;二是信号線受空間電磁輻射感應的幹擾,嚴重時會引起元件損壞,邏輯出錯和大的系統故障。
 
  自接地系統的幹擾主要是接地系統混亂:測控系統的屏蔽接地線及機殼接地線、信号接地線、功率地線、交流電源地線等引起的噪聲耦合幹擾。
 
  綜上所述,我們可以總結出各種幹擾源(噪聲源)對測量裝置及檢測系統産生幹擾電流(電壓),需同時具備三個要素:⑴噪聲源;⑵對噪聲敏感的接受電路;⑶噪聲源到接受電路之間的傳輸途徑。
 
  通用的抗幹擾技術:
 
  既然形成對測量裝置及檢測系統的噪聲幹擾需要"三要素",因此消除和減弱噪聲幹擾的方法亦應針對三項因素采取措施,即:⑴消除或抑制噪聲源;⑵阻截幹擾傳遞途徑;⑶削弱接受電路對噪聲幹擾的敏感性。以上三方面措施均屬于硬件措施。随着微型計算機應用于工業生産,智能傳感器和智能儀表的普遍應用,在軟件方面,像數字濾波、數字處理等更多的抑制幹擾的措施和方法得以應用,儀表測控系統安全水平大大提高。以上幾種措施通常采取隔離、屏蔽、抑制、接地保護、軟件技術完成,下面對這幾種技術一一介紹。
 
  隔離包含兩種意義:一為可靠絕緣,即保證導線之間不會産生漏電流,所以要求導線絕緣材料的耐壓等級、絕緣電阻必須符合規定;另一為合理配線,即要求信号線盡量避開幹擾源,譬如當動力線和信号線平行敷設時,兩者必須保持一定的間距,兩者交叉時要盡可能垂直,導線穿管敷設時,電源線和信号線應在不同導線管内。不同信号輻值的信号線不宜穿在同一導線管内。在采用金屬彙線槽敷設時,不同輻值導線、電纜與電力線需用金屬隔闆隔開。同一多芯電纜内不宜有不同輻值的信号線等等。
 
  屏蔽和抑制是用金屬導體把被屏蔽的元件、組合件、電路及信号線包圍起來,主要用于抑制電流性噪聲藕合,起到一定的磁屏蔽作用。另外用雙絞線代替兩根平行線是抑制磁場幹擾的一種行之有效的方法。
 
  接地保護是指通過接地保護設備和人身安全和抑制幹擾。通常分為屏蔽接地、本安接地、保護接地、信号回路接地,下面分别介紹:⑴保護接地是将電氣設備、用電儀表正常情況下不帶電的金屬部分與接地體之間做良好的金屬連接,若儀表盤意外帶電時,接地短路電流大多通過接地電阻;⑵工作接地是保證儀表精确、可靠地正常工作,它包括信号回路接地、屏蔽接地和本安儀表接地。
 
  軟件抗幹擾技術:工業現場的複雜環境硬件抗幹擾措施無能為力,譬如工控機死機了或者控制出錯了。這将給生産帶來可怕後果,因此使用軟件抗幹擾措施避免和減輕這些意外事故猶為重要。通常使用的軟件抗幹擾技術有:實時控制軟件運行過程中的自監視法、實時控制系統的互監視法和重要數據備份法。