史新濤

摘 要：隨著計算機技術的不斷發(fā)展，DCS系統(tǒng)在我國眾多行業(yè)中得到非常廣泛的應用，不過其中存在的復雜多變的具有隨機性的電磁干擾問題并未引起足夠的關注。本文分析了DCS系統(tǒng)在工程應用中產生電磁干擾的原因，并指出抗干擾的相應措施，有利于系統(tǒng)的研發(fā)和相關人員的運用。

關鍵詞：DCS系統(tǒng) 電磁干擾 抑制措施

中圖分類號：TS736 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0005-01

DCS系統(tǒng)是在微處理器的基礎上按照控制功能分散、顯示操作集中和綜合協(xié)調設計的要求所設計的新一代儀表控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合了計算機、通訊、控制和顯示等科技，并且在我國的核電、火電、石化、化工、冶金等諸多領域的普遍應用。提高了所在領域的生產效率，使我國的自動化水平得到了整體的快速提高。不過DCS系統(tǒng)中的電磁兼容問題影響了工業(yè)使用的儀表、電源和較為敏感的傳感器等設備工作是否可靠的問題，因此，隨著我國自動化體系的飛速發(fā)展和廣泛應用，DCS中所存在電磁干擾問題必須引起足夠的重視。對DCS系統(tǒng)產生電磁干擾的原因分析和提出相應的抑制措施對該系統(tǒng)的應用是非常有利的。

1 DCS系統(tǒng)發(fā)展

DCS系統(tǒng)是分散控制系統(tǒng)的簡稱，具有分散控制、集中操作、危險分散、配置靈活的特點。從20世紀中期首套DCS系統(tǒng)問世之后，便在工業(yè)生產中發(fā)揮了重大的作用，被普遍運用在石化、造紙、冶金等眾多行業(yè)。

DCS系統(tǒng)是現代工業(yè)自動化控制的核心，體現著自動化控制技術和通訊技術在工業(yè)應用的水平。最早的DCS系統(tǒng)是由日本和美國的公司分別研發(fā)出來并投入工業(yè)使用取得成功的，此后許多國家的自動化企業(yè)也進入了該系統(tǒng)開發(fā)的行列。在經濟全球化的現代，為縮小在技術方面與現代化國家的差距，我國也在推廣國產的DCS系統(tǒng)。

DCS系統(tǒng)一般采用分層控制，不同的層存在對應的通訊協(xié)議，最底層則為儀表及執(zhí)行機構?，F代PLC系統(tǒng)和DCS等系統(tǒng)融合在一起，各個系統(tǒng)間的通訊規(guī)則也都有國家的規(guī)范標準。

2 DCS系統(tǒng)電磁干擾源分析

在對DCS系統(tǒng)實際工作的不斷研究中發(fā)現，系統(tǒng)的電磁干擾源主要源于控制系統(tǒng)的內部干擾和工作環(huán)境的外部干擾，主要包括四個部分。

2.1 輻射造成的干擾

由于電器設備和電力網絡的暫態(tài)問題以及無線點播和高頻感應加熱設備所產生的高頻電磁波，使電子設備處在電場和磁場的包圍中而對其產生干擾，通常叫做輻射干擾，它的分布具有很大的隨機性。一方面，輻射可以直接作用在電路上來影響DCS系統(tǒng)內部從而產生干擾；另一方面，輻射也能夠影響通訊網絡導致感應機理破壞而產生干擾。

2.2 電源內部原因造成的干擾

電源的濾波功能欠佳、內部的電壓浮動較大等原因引起DCS系統(tǒng)發(fā)生故障的事例有許多，在調試中也經常碰到，在用性能良好的DCS電源時，此類問題才迎刃而解。

DCS系統(tǒng)通常使用電源來自與電網。但是電網由于分布范圍很大、有較大的電力設施的啟停、電網中發(fā)生短路時的暫態(tài)沖擊等原因容易受到空間電磁干擾而在線路中產生感應的電壓和電流，從而干擾DCS系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)需要使用隔離電源，不過因為結構和工藝的原因往往并不能達到預期的隔離性能。事實上，絕對程度上的隔離是理想化的。

2.3 信號線引入造成的干擾

傳輸各種有效信號的大量信號傳輸線和DCS系統(tǒng)相連，在傳輸信號的同時，也必然會侵入外部的干擾信號。信號傳輸線在空間電磁輻射的作用下，上面的外部干擾是非常嚴重的。信號所帶來的干擾會導致輸入、輸出信號端口不能正常工作，對事物的測量精度也會大幅度下降，在某些情況下也可能造成元件壽命的折損。如果系統(tǒng)的隔離能力比較低，也會引起信號之間相互作用，導致供地系統(tǒng)總線回流而發(fā)生死機等。事實證明，DCS系統(tǒng)由于采用了信號線所帶來的干擾使大量的I/O模塊損傷，因此，引起系統(tǒng)不能正常工作的事故也有許多。

2.4 接地系統(tǒng)混亂造成的干擾

接地是DCS系統(tǒng)正常運行的前提條件。準確無誤的接地方法可以有效的抑制電磁干擾的作用，而錯誤的接地則會引入強烈的干擾信號，破壞DCS系統(tǒng)的正常運行。DCS系統(tǒng)的接地包括安全地、交流地、信號地和邏輯地等。正確的接地系統(tǒng)能夠在供電設備或者控制設備發(fā)生問題時，將較大的電流快速的排放到大地，很好的屏蔽DCS系統(tǒng)。接地混亂則會使不同接地點的電位分布差別較大，造成地環(huán)路電流，影響DCS系統(tǒng)工作的可靠性。

3 DCS系統(tǒng)電磁干擾的抑制措施

DCS系統(tǒng)電磁干擾的原因有許多種，它們都會破壞系統(tǒng)的正常工作，所以在設計系統(tǒng)和調試時必須采取一定的方法來抑制這些干擾，針對以上的干擾提出相應的抑制措施。

電磁場的不同頻率有可能影響到空間輻射，可以設置屏蔽電纜和DCS局部屏蔽來消除，其中雙絞線的屏蔽電纜是一種有效的解決辦法；對于電網系統(tǒng)的干擾，可以采用不間斷供電電源的供電結構，其中低通濾波器能夠過濾高頻率的干擾信號；與DCS系統(tǒng)相連的信號線，應經過可靠的屏蔽和接地等來加以處理，比如采用屏蔽電纜等方法；將電纜屏蔽層兩端部分接地，能夠構造成地環(huán)路，這種方法中的電流在傳遞過程中有可能干擾到信號增強接地系統(tǒng)的可靠性。

4 結語

經過對DCS系統(tǒng)常見有關問題的分析及其相應抑制措施的分析，可以看到為了增強系統(tǒng)抵抗影響的能力，需要采取相應的抑制措施。將這些措施用于工程實踐中，可以為系統(tǒng)設計等提供參考。

參考文獻

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