dcs控制系统抗干扰能力分析

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1、DCS控制系统抗干扰能力分析摘要：随着科学技术的发展，DCS在工业控制中的应用越来越广泛。DCS控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，而系统的抗干扰能力则是关系整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型DCS，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高DCS控制系统可靠性，一方面要求DCS生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。而DCS接地系统的

2、可靠性，又在很大程度上决定了该系统抗干扰能力的强弱。关键词：控制系统可靠性抗干扰能力接地1干扰源及干扰的一般分类影响DCS控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。干扰类型通常按干扰产生的原因、干扰模式和干扰的波形性质的不同划分。其中：按干扰产生的原因不同，分为放电干扰、浪涌干扰、高频振荡干扰等；按噪声的波形、性质不同，分为持续干扰、偶发干扰等；按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由

3、电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这将直接影响测量与控制精度。2DCS控制系统中干扰的主要来源由于测控信号是一种微弱的直流或变化缓慢的交变信号，最后还有过长距离传输

4、过程，因此像大功率电机和其它电气设备产生的磁场，高压电气设备产生的电场以及各种电磁波辐射等的存在和变化都将以不同的途径和不同的方式混入测控系统中。通常来说干扰仪表测控系统的干扰源主要有电力网络和电气设备的暂态过程、雷电等引起空间的辐射干扰和系统电源线、信号引线、接地等引起的系统外引线干扰。这些干扰总体上分为两大类：外部干扰和内部干扰，详细分析无外乎由于辐射、温度、湿度、振动、传输、感应、电源、接地几个方面。下面对常见的几种干扰机制进行分析：2.1来自空间的辐射干扰空间的辐射电磁场主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频

5、感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若DCS系统置于所射频场内，就会受到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对DCS内部的辐射，由电路感应产生干扰；二是对DCS通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和DCS局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。2.2来自系统外引线的干扰：主要通过电源和信号线引入。2.2.1传导干扰（1）当几种信号电缆在一起传输时，由于绝缘材料老化、漏电而影响到其它信号，即在其它信号中引入干扰。（2）在一些现场仪表中，采用22

6、0V电源供电，有时设备烧坏，或者人为因素，造成电源与信号电缆间短路，强电窜入弱电，造成较大的干扰和设备损坏。（3）由于接地不合理引起的共模干扰。如果信号电缆的两端同时接地，则两点的接地系统可能出现电位差异△E，可能会在信号电缆上产生一个很大的环流，叠加在信号电流上，造成模拟量信号波动，严重时可能引起卡件故障。（4）在运行过程中，卡件发出的采集信号长时间接地，形成的接地电流超过允许值，导致通道损坏。以上这几种传导干扰中，由于现代仪控系统自身的设备状态都有保障，因此，由于绝缘材料老化或设备烧坏等原因引起的干扰较少出现，而由于接地引起的干扰较为常见，也比较

7、难以捉摸，应该给予足够的重视。2.2.2电容电感耦合干扰工业控制系统有几十乃至几百个输入输出通道分布在其中，导线之间形成相互耦合是通道干扰的主要原因之一在被控现场，往往有很多信号走电缆槽同时接入控制系统，这些信号电缆在一起走线，之间均有分布电容存在，会通过这些分布电容将干扰加到别的信号电缆上。另外，在交变信号电缆的周围会产生交变的磁通，而这些交变磁通会在并行的导体之间产生电动势，这也会造成线路上的干扰。2.2.3计算机供电线路上引入的干扰在大型电气设备启动和开关装置动作频繁的地方，电动机的启动、开关的闭合产生的火花会在其周围产生很大的交变磁场．这些交

8、变磁场既可以通过在信号电缆上耦合产生干扰，也可能通过在电源电缆上耦合产生高频干扰，这些干扰如果超过容许范围，