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三、DCS控制系統工程應用的抗干擾設計

  為了保證系統在工業電磁環境中免受或減少內外電磁干擾，必須從設計階段開始便采取三個方面抑制措施：抑制干擾源；切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑；提高裝置和系統的抗干擾能力。這三點就是抑制電磁干擾的基本原則。

  DCS控制系統的抗干擾是一個系統工程，要求制造單位設計生產出具有較強抗干擾能力的產品，且有賴于使用部門在工程設計、安裝施工和運行維護中予以全面考慮，并結合具有情況進行綜合設計，才能保證系統的電磁兼容性和運行可靠性。

進行具體工程的抗干擾設計時，應主要以下兩個方面。

  1、設備選型

  在選擇設備時，首先要選擇有較高抗干擾能力的產品，其包括了電磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干擾能力，如采用浮地技術、隔離性能好的DCS系統；其次還應了解生產廠給出的抗干擾指標，如共模擬制比、差模擬制比，耐壓能力、允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環境中工作；另外是靠考查其在類似工作中的應用實績。在選擇國外進口產品要注意：我國是采用220V高內阻電網制式，而歐美地區是110V低內阻電網。由于我國電網內阻大，零點電位漂移大，地電位變化大，工業企業現場的電磁干擾至少要比歐美地區高4倍以上，對系統抗干擾性能要求更高，在國外能正常工作的DCS產品在國內工業就不一定能可靠運行，這就要在采用國外產品時，按我國的標準（GB/T13926）合理選擇。

  2、綜合抗干擾設計

  主要考慮來自系統外部的幾種如果抑制措施。主要內容包括：對DCS系統及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進行隔離、濾波，特別是原理動力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導電磁干擾；正確設計接地點和接地裝置，完善接地系統。另外還必須利用軟件手段，進一步提高系統的安全可靠性。

  四、主要抗干擾措施

  1、采用性能優良的電源，抑制電網引入的干擾

  在DCS控制系統中，電源占有極重要的地位。電網干擾串入DCS控制系統主要通過DCS系統的供電電源（如CPU電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與DCS系統具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。現在，對于DCS系統供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對于變送器供電的電源和DCS系統有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數大，抑制干擾能力差，經電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號儀表供電應選擇分布電容孝抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術）的配電器，以減少DCS系統的干擾。

  此外，位保證電網饋點不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS還具有較強的干擾隔離性能，是一種DCS控制系統的理想電源。

  2、電纜選擇的敖設

  為了減少動力電纜輻射電磁干擾，尤其是變頻裝置饋電電纜。筆者在某工程中，采用了銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，從而降低了動力線生產的電磁干擾，該工程投產后取得了滿意的效果。

  不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應按傳輸信號種類分層敖設，嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠近平行敖設，以減少電磁干擾。

3、硬件濾波及軟件抗干擾措施

  信號在接入計算機前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。

  由于電磁干擾的復雜性，要根本消除迎接干擾影響是不可能的，因此在DCS控制系統的軟件設計和組態時，還應在軟件方面進行抗干擾處理，進一步提高系統的可靠性。

  常用的一些措施：數字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點電位，并采用動態零點，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術，設計相應的軟件標志位；采用間接跳轉，設置軟件陷阱等提高軟件結構可靠性。

  4、正確選擇接地點，完善接地系統

  接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統是DCS控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。

  系統接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對DCS控制系統而言，它屬高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號交換頻率一般都低于1MHz，所以DCS控制系統接地線采用一點接地和串聯一點接地方式。集中布置的DCS系統適于并聯一點接地方式，各裝置的柜體中心接地點以單獨的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應采用串聯一點接地方式。用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點，然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于22mm2的銅導線，總母線使用截面大于60mm2的銅排。接地極的接地電阻小于2Ω，接地極最好埋在距建筑物10～15m遠處，而且DCS系統接地點必須與強電設備接地點相距10m以上。

  信號源接地時，屏蔽層應在信號側接地；不接地時，應在DCS側接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應相互連接好，并經絕緣處理。選擇適當的接地處單點接點。

  五、結束語

  DCS控制系統中的干擾是一個十分復雜的問題，因此在抗干擾設計中應綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，對有些干擾情況還需做具體分析，采取對癥下藥的方法，才能夠使DCS控制系統正常工作。