摘 要：本文從儀長線站控SCADA系統(tǒng)因干擾而產(chǎn)生的誤信號的處理入手，簡要分析了干擾產(chǎn)生的現(xiàn)象、原因及其處理措施，經(jīng)過對各類干擾產(chǎn)生的原因及現(xiàn)象，采用不同的應(yīng)對措施，消除了干擾信號對系統(tǒng)運行的影響，保證了系統(tǒng)運行準(zhǔn)確可靠。

關(guān)鍵詞：自控系統(tǒng) 信號干擾

中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0024-01

儀長線SCADA系統(tǒng)是保證原油輸送生產(chǎn)正常運行的重要保障，系統(tǒng)功能包括數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、設(shè)備遠(yuǎn)程操控、設(shè)備安全聯(lián)鎖等。在系統(tǒng)投用后，發(fā)現(xiàn)了部分DI（離散量輸入）信號與現(xiàn)場設(shè)備信號不一致，并且系統(tǒng)中DI模塊信號輸入指示燈閃爍頻繁，狀態(tài)指示不穩(wěn)定，指示給操作人員錯誤信息，對生產(chǎn)運行帶來了安全隱患。經(jīng)過分析、測試，采用應(yīng)對措施，最終解決了問題。本文對具體過程進行詳細(xì)介紹。

1 存在問題

在SCADA系統(tǒng)投用測試時，觀察人機界面HMI，發(fā)現(xiàn)加熱爐控制系統(tǒng)DI狀態(tài)指示和燃油泵DI狀態(tài)指示在設(shè)備運行過程中來回頻繁切換，后停運加熱爐其DI狀態(tài)正常、停運燃油泵其DI狀態(tài)指示依然切換，與實際狀態(tài)不相符，對安全生產(chǎn)造成了不便和安全隱患。加熱爐和燃油泵狀態(tài)指示主要有：運行/停止、遠(yuǎn)控/就地、故障/正常。經(jīng)過查詢HMI事件記錄，加熱爐和燃油泵的幾個狀態(tài)指示狀態(tài)切換頻繁，干擾了操作人員正常查詢事件記錄。

2 故障查找

經(jīng)過對現(xiàn)象進行分解排查，進行逐項分析排查。

信號處理流程圖如圖1。

通過流程圖可知，主要可能產(chǎn)生干擾的環(huán)節(jié)分別為①、②、③，分別對幾個環(huán)節(jié)進行分析與處理。

2.1 SCADA系統(tǒng)單獨測試

SCADA系統(tǒng)DI模塊為140DDI35300，該模塊性能參數(shù)如下。

輸入信號為24 VDC信號；

接通電平電壓+18～30 VDC；

斷開電平電壓-3～+5 VDC；

絕對最大輸入：①連續(xù)30 VDC，②56 VDC衰減脈沖1.5 ms

響應(yīng)時間1 ms。

正常使用時，現(xiàn)場信號為無源觸點，通過SCADA系統(tǒng)24 VDC檢測回訊信號獲取現(xiàn)場狀態(tài)。

將信號連接電纜從信號連接端子上解除，采用信號發(fā)生器給出高電平、短接系統(tǒng)電源高電平與模塊輸入端等方式單獨對SCADA系統(tǒng)進行測試，結(jié)果證明，SCADA系統(tǒng)對測試信號響應(yīng)正確可靠。說明干擾信號與SCADA系統(tǒng)無關(guān)聯(lián)。

2.2 對電纜回路進行測試

核查施工資料顯示電纜敷設(shè)符合規(guī)范，檢查電纜屏蔽層接地符合要求。解開電纜芯接線，使用數(shù)字萬用表測量電纜芯對地電壓，加熱爐信號電纜芯對地接近無電壓，燃油泵信號電纜芯對地有變動較迅速的零至數(shù)十伏交流電壓。

2.3 對現(xiàn)場設(shè)備進行測試

2.3.1 對加熱爐信號測試

加熱爐停運，加熱爐控制回路切斷電源，在設(shè)備端使用信號發(fā)生器進行測試，SCADA系統(tǒng)對測試信號響應(yīng)正確可靠。保持加熱爐停運，加熱爐控制回路接通電源，HMI狀態(tài)正常。加熱爐運行后，即發(fā)生指示信號切換，說明該信號串?dāng)_現(xiàn)象為設(shè)備運行時引入的。因設(shè)備運行需要，加熱爐配置有大功率變頻風(fēng)機，變頻器控制回路與加熱爐控制回路有信號聯(lián)接，設(shè)備安裝時已采取了屏蔽、接地、隔離等防止干擾的措施，使用萬用表測量該干擾電壓難以測量出電位。經(jīng)分析應(yīng)該是因為電磁輻射、感應(yīng)耦合等原因?qū)е聽顟B(tài)信號電纜芯中產(chǎn)生了短暫的高于SCADA系統(tǒng)DI模塊接通電平的電位。

2.3.2 對燃油泵信號進行測試

燃油泵停運，燃油泵控制回路切斷電源，在設(shè)備端使用模擬信號進行測試，SCADA系統(tǒng)對模擬信號響應(yīng)正常。在燃油泵運行后，系統(tǒng)即產(chǎn)生了信號頻繁切換擾動。該燃油泵電機為6 kV等級，結(jié)合信號電纜芯對地有變動較迅速的零至數(shù)十伏交流電壓，初步分析應(yīng)是高電壓的交流回路對SCADA信號電纜產(chǎn)生了干擾，致使模塊對該干擾作出了響應(yīng)。

3 處理措施

3.1 加熱爐串?dāng)_信號處理

經(jīng)測量，加熱爐變頻器工作時產(chǎn)生的干擾信號在模塊絕對最大輸入范圍內(nèi)，不會對模塊造成損壞。通過波形分析，該串?dāng)_信號為持續(xù)尖峰信號。針對這種情況，因模塊的響應(yīng)時間極迅速，可使用在SCADA系統(tǒng)中加入信號濾波處理，消除信號串?dāng)_，而且不會對生產(chǎn)造成影響。通過修改模塊信號處理程序，對所對應(yīng)的輸入通道加入1s時間的濾波處理，經(jīng)過運行測試后，HMI加熱爐信號串?dāng)_現(xiàn)象消除，因濾波帶來的微短時間信號延遲不會對生產(chǎn)造成不良影響。

3.2 燃油泵信號干擾處理

經(jīng)測量，干擾電壓為變動的交流電壓，最大約為40 V，超過了模塊的絕對最大輸入范圍，雖然擾動持續(xù)時間短，但考慮到設(shè)備長期運行，可能會對模塊造成損傷，采用模塊信號濾波的方法不適用。針對這種干擾，對信號采用硬件隔離的方法比較適宜。

針對現(xiàn)場情況，選用了使用220 VAC繼電器進行隔離，其原理圖如圖2。

系統(tǒng)運行時，現(xiàn)場干擾信號電壓相對220 VAC較低，且經(jīng)過繼電器線圈、電阻等原件消耗，無法使繼電器閉合?，F(xiàn)場狀態(tài)有效時，通過220 VAC回訊電壓使繼電器閉合，模塊接收標(biāo)準(zhǔn)信號，輸入正確有效。

系統(tǒng)加入隔離電路后，經(jīng)運行測試，系統(tǒng)運行良好，原信號干擾現(xiàn)象消除。

4 結(jié)語

總結(jié)對干擾信號的分析、處理措施，小結(jié)如下。

（1）在分析干擾信號的基礎(chǔ)上，不必增加硬件，通過軟件編程即可解決信號顯示不準(zhǔn)確的問題。

（2）針對中間環(huán)節(jié)可能會產(chǎn)生的干擾，可在設(shè)計中采用控制信號電纜與狀態(tài)信號電纜分開，通過電纜屏蔽層接地消除彼此干擾，在施工中嚴(yán)格按照規(guī)范進行，強電電纜與弱電電纜分開獨立敷設(shè)或保持有效距離，不能保證有效距離的按規(guī)范要求在兩類電纜間加隔離板。

（3）可采用系統(tǒng)中加入濾波或者硬件隔離的方法進行干擾信號的消除。

通過實施上述應(yīng)對措施，現(xiàn)場的干擾信號得到了有效處理，現(xiàn)系統(tǒng)運行正常可靠?？偨Y(jié)以上對干擾信號的查找、分析和處理等相關(guān)工作，可對實際生產(chǎn)運行過程中的自控系統(tǒng)干擾問題的處理提供經(jīng)驗。