邵瀏睿

摘 要：本文主要分析討論了不同類型的干擾以及對(duì)于發(fā)電廠DCS控制系統(tǒng)所帶來(lái)的干擾，并且提出了在具體的工程應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)于控制系統(tǒng)的抗干擾的能力應(yīng)該綜合進(jìn)行考慮，并且針對(duì)實(shí)際的工程項(xiàng)目提出了幾種行之有效的抗干擾的措施。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng) 抗干擾 分析

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（c）-0003-02

隨著發(fā)電廠控制系統(tǒng)的發(fā)展速度越來(lái)越快，DCS在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛，對(duì)于DCS控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其是否可以穩(wěn)定可靠地運(yùn)行對(duì)于機(jī)組的安全生產(chǎn)以及正常運(yùn)行具有非常重要的影響。為了更好地將DCS控制系統(tǒng)的可靠性提升上去，需要相關(guān)技術(shù)人員提前對(duì)各種干擾有所了解，只有這樣才可以更好地讓DCS系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。

1 電磁干擾源及其對(duì)DCS控制系統(tǒng)的干擾

一般來(lái)說(shuō)，能夠?qū)CS控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響的干擾源同能夠?qū)σ话汶娏刂圃O(shè)備產(chǎn)生干擾的干擾源都一樣，一般經(jīng)常都是在電流或者是電壓發(fā)生急劇變化的位置，在這些部位電荷會(huì)急劇移動(dòng)，這樣就會(huì)產(chǎn)生噪聲源，也就是我們經(jīng)常說(shuō)的干擾源。

能夠評(píng)價(jià)一個(gè)系統(tǒng)干擾的主要指標(biāo)就是“信噪比”，這里所說(shuō)的信噪比主要指的是在信號(hào)通道里面，有用信號(hào)的功率的大小與噪聲功率的大小之間的比值，通?？梢酝琒/N來(lái)進(jìn)行表達(dá)：

S/N=10lg（Ps/Pn）

在公式中，Ps指的是有用信號(hào)的功率大小，Pn指的是噪聲信號(hào)的功率大小，S/N就是信噪比（dB），根據(jù)噪聲的干擾模式的不一樣，一般可以把干擾的類型分成共模干擾以及串模干擾兩種。對(duì)于共模干擾來(lái)說(shuō)，主要指的是信號(hào)對(duì)于大地所產(chǎn)生的電位差，一般會(huì)由電網(wǎng)串入，大地的電位差以及空間的電磁輻射信號(hào)線由于相互感性而產(chǎn)生的一個(gè)方向的電壓經(jīng)過(guò)疊加形成。對(duì)于共模電壓來(lái)說(shuō)，在經(jīng)過(guò)不對(duì)稱電路的作用下可以轉(zhuǎn)化成串模電壓，這個(gè)時(shí)候就可能對(duì)測(cè)控信號(hào)產(chǎn)生直接地影響，將相應(yīng)的元器件損壞。對(duì)于這種共模干擾的方式，可以看成是直流的，也可以看成是交流的。對(duì)于串模干擾來(lái)說(shuō)，主要指的是位于信號(hào)兩極之間的干擾電壓，其形成過(guò)程主要是由于在空間里面的電磁場(chǎng)信號(hào)之間進(jìn)行相互耦合感應(yīng)所形成的一種電壓，這些電壓會(huì)直接附加在信號(hào)上面，因此會(huì)對(duì)測(cè)量的精度以及控制的精度產(chǎn)生能夠直接地影響。

在圖1中，（a）所使用的信號(hào)為直流信號(hào)；（b）指的是這個(gè)直流信號(hào)與共模干擾進(jìn)行疊加；（c）指的是這個(gè)直流信號(hào)收到的共模干擾的影響；（d）指的是直流信號(hào)通過(guò)時(shí)受到串模干擾以及共模干擾的影響所產(chǎn)生的波形。

2 DCS控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來(lái)源

2.1 干擾來(lái)源于空間的輻射

對(duì)于空間里面所形成的輻射電磁場(chǎng)，主要是通過(guò)電壓網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程以及頻率比較高的感應(yīng)加熱設(shè)備所形成的，一般將這種干擾稱作是輻射干擾。對(duì)于這種干擾來(lái)說(shuō)，分布情況是比較復(fù)雜的。如果將DCS控制系統(tǒng)放置在這種輻射電磁場(chǎng)里面，就會(huì)非常直接的接收到輻射干擾。具體對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響是通過(guò)兩種方法形成的：一種情況是直接對(duì)DCS控制系統(tǒng)產(chǎn)生內(nèi)部輻射，干擾是由于電路的感應(yīng)情況而產(chǎn)生的；第二種情況是對(duì)DCS控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生內(nèi)部輻射，干擾是由于通信線路的感應(yīng)而產(chǎn)生的。對(duì)于輻射干擾來(lái)說(shuō)，能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生影響的主要是現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于電氣設(shè)備的布置情況以及電氣設(shè)備所產(chǎn)生的對(duì)地電磁場(chǎng)的大小，尤其相關(guān)的就是電磁場(chǎng)的頻率大小。

2.2 干擾來(lái)源于系統(tǒng)外部的引線

對(duì)于這種干擾來(lái)說(shuō)，主要是由于電源以及相關(guān)信號(hào)的引線所形成的，一般也將這種干擾稱為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)是比較嚴(yán)重的。

2.2.1 來(lái)源于電源的干擾

對(duì)于電源來(lái)說(shuō)，是比較容易引起干擾的。經(jīng)過(guò)一項(xiàng)研究可以發(fā)現(xiàn)，由于電源的作用而引入的干擾已經(jīng)造成了許多DCS控制系統(tǒng)產(chǎn)生故障。一般來(lái)說(shuō)，在DCS控制系統(tǒng)正常工作過(guò)程中，其供電是由電網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行供電的。但是由于系統(tǒng)覆蓋的范圍比較大，會(huì)經(jīng)常受到由于空間里面的電磁干擾而在相應(yīng)的線路上面形成一定的感應(yīng)電壓及感應(yīng)電流。對(duì)于一些大型的電力設(shè)備在開(kāi)啟或者關(guān)閉的時(shí)候，交流以及直流傳動(dòng)裝置都會(huì)產(chǎn)生一定的諧波分量，這些分量就會(huì)沿著輸電線路傳輸?shù)诫娫吹脑叄?/p>

2.2.2 干擾來(lái)源于信號(hào)線

不同類型的I/O信號(hào)傳輸線在工作時(shí)候除了會(huì)傳輸有效的信息以外，還會(huì)不同程度的受到外部信號(hào)的干擾作用。一種情況是由于變送器在供電過(guò)程中電源由于串入到電網(wǎng)過(guò)程的干擾；還有一種情況就是信號(hào)線由于受到了來(lái)自空間的輻射而產(chǎn)生的干擾。對(duì)于這種干擾來(lái)說(shuō)，一般都是比較嚴(yán)重的，會(huì)將測(cè)量精度大幅度降低，并且損耗元器件，此外，對(duì)于一些系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其隔離性能不太好，這樣會(huì)使得不同的信號(hào)進(jìn)行相互干擾。

3 主要抗干擾的設(shè)計(jì)以及相關(guān)措施

為了減少DCS控制系統(tǒng)受到的電磁干擾，從剛開(kāi)始進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候就應(yīng)該從三個(gè)方面采取措施來(lái)對(duì)干擾源進(jìn)行抑制。

3.1 采取性能更加優(yōu)良的電源抑制電源引入的干擾

對(duì)于DCS控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電源所占的比重是非常大的。由于電源所產(chǎn)生的干擾在串入系統(tǒng)的時(shí)候主要是通過(guò)系統(tǒng)的供電電源以及與DCS控制系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表在耦合時(shí)候產(chǎn)生的。目前對(duì)于DCS控制系統(tǒng)的供電電源往往會(huì)選擇具有很強(qiáng)的隔離性能的電源。但是對(duì)于變送器的供電電源來(lái)說(shuō)，還沒(méi)有引起人們足夠的重視，即使目前已經(jīng)采取去了一些有效的措施來(lái)進(jìn)行有效地隔離，但是還是存在很大的干擾。所以現(xiàn)在經(jīng)常使用的就是不間斷供電電源來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的供電，這樣就可以很好地將供電可靠性提升上去。而且對(duì)于不間斷的電源來(lái)說(shuō)，其抗干擾能力也是比較強(qiáng)的，因此經(jīng)常作為理想電源。

3.2 電纜的選擇以及鋪設(shè)

為了有效降低由于電纜輻射而帶來(lái)的干擾，現(xiàn)在經(jīng)常使用的電纜就是銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，這樣可以很好地降低電纜所帶來(lái)的干擾。

對(duì)于不同種類的信號(hào)，在傳輸過(guò)程中使用的電纜是不一樣的。應(yīng)該按照不一樣的傳輸類型對(duì)電纜進(jìn)行分層敷設(shè)，不可以使用同一型號(hào)的電纜同時(shí)對(duì)電源以及信號(hào)進(jìn)行傳輸，這樣就可以有效的避免電磁干擾。

3.3 硬件濾波以及軟件抗干擾的方法

在信號(hào)還沒(méi)有進(jìn)入到計(jì)算機(jī)之前，在信號(hào)與大地之間應(yīng)該接上電容，這樣就可以有效地降低共模干擾，而且在信號(hào)的兩極間加上一個(gè)濾波器還可以很好地將干擾降低。但是電磁干擾是比較復(fù)雜的，所以在對(duì)DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，還應(yīng)該在軟件組態(tài)方面努力，從而更好地將系統(tǒng)的可靠性提升上去?，F(xiàn)在經(jīng)常采取的方法就是進(jìn)行數(shù)字濾波以及進(jìn)行工頻整形采樣，這樣一來(lái)就可以將周期性干擾排除出去；采取信息冗余措施，對(duì)軟件標(biāo)志進(jìn)行必要的設(shè)定。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于DCS控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其受到的干擾是比較復(fù)雜的，因此在對(duì)抗干擾進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)τ诟鞣矫娴囊蛩囟家右钥紤]，并且要對(duì)一些干擾進(jìn)行必要的分析，只有這樣才可以讓DCS控制系統(tǒng)在工作過(guò)程中更好的抑制干擾。

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