淺論黃磷裝置中DCS 系統(tǒng)常見電磁干擾及抑制方法

李 理

（云南化工設(shè)計(jì)院有限公司，昆明 650041）

1 DCS 系統(tǒng)發(fā)展

通常情況下，DCS 系統(tǒng)采用分層控制方式，不相同的層級(jí)之間有對(duì)應(yīng)的通訊協(xié)議，最為底層儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在現(xiàn)代社會(huì)把PLC、DCS 等系統(tǒng)有機(jī)融為一體每一個(gè)系統(tǒng)的通訊規(guī)則主要是按照我國(guó)相關(guān)規(guī)范和要求進(jìn)行制定的。所謂DCS 控制系統(tǒng)是指分布式或者分散式控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)主要是通過(guò)利用微型處理器構(gòu)建而成的新型儀表控制系統(tǒng)，確保其具有實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)參數(shù)的功能，非常容易控制生產(chǎn)現(xiàn)狀。在進(jìn)行DCS 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候以顯示操作、分散控制功能以及綜合協(xié)調(diào)等為主，并且在此前提下建立多層次的儀表控制。此外DCS 控制系統(tǒng)具有分散性和集中管理性的原則，并且利用分級(jí)多層次的設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)合作。

2 DCS 系統(tǒng)的電磁干擾

在應(yīng)用DCS 系統(tǒng)當(dāng)中，從具體的運(yùn)行情況可以發(fā)現(xiàn)這一系統(tǒng)的電磁干擾源主要分為內(nèi)部干擾和外部干擾兩個(gè)組成部分，下面對(duì)具體的情況進(jìn)行分析。

2.1 輻射造成的干擾問(wèn)題

對(duì)于電氣設(shè)備和電力網(wǎng)絡(luò)，兩者間有暫態(tài)問(wèn)題出現(xiàn)，無(wú)線電波、高頻率感應(yīng)器加熱設(shè)備產(chǎn)生了電磁波，這樣就使得在電磁場(chǎng)的外部環(huán)境包圍狀況下電子設(shè)備產(chǎn)生了巨大的干擾阻力，即輻射干擾。與此同時(shí)在分布上輻射干擾隨機(jī)性比較大，第一，輻射能夠在電路上直接作用，進(jìn)而影響DCS 系統(tǒng)內(nèi)部，造成干擾的產(chǎn)生；第二，輻射影響著通信網(wǎng)絡(luò)，促使感應(yīng)機(jī)理遭受破壞，從而造成干擾產(chǎn)生。

2.2 接地系統(tǒng)混亂造成的干擾問(wèn)題

為了保障DCS 系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)行，接地是基礎(chǔ)，一個(gè)好的接地方法能夠有效抑制電磁干擾，然而不正確的接地方法就會(huì)對(duì)電磁造成很強(qiáng)的干擾，還會(huì)對(duì)DCS 系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行造成破壞。所以做好接地工作非常重要，DCS 系統(tǒng)在接地時(shí)主要包括安全、交流以及信號(hào)接地，倘若接地系數(shù)正確可靠，供電或控制設(shè)備在出現(xiàn)故障就會(huì)將較大的電流快速的傳遞到大地中，還起著有效的屏蔽效果?？墒且墙拥匕l(fā)生混亂狀況就會(huì)導(dǎo)致不同接地電位分布不同，引起接地環(huán)路電流的發(fā)生，從而極大程度影響DCS 系統(tǒng)運(yùn)行的可靠和穩(wěn)定性能。

2.3 電源內(nèi)部原因造成的干擾問(wèn)題

針對(duì)DCS 系統(tǒng)倘若電源濾波使用功能的效果不佳，系統(tǒng)內(nèi)的電壓變化曲線就會(huì)很大，就會(huì)造成DCS 系統(tǒng)發(fā)生故障，這種情況是非常多的，在調(diào)試過(guò)程中時(shí)常遇到。如果DCS 電源的使用性能比較好，這種問(wèn)題就會(huì)得到有效解決。通常情況下DCS系統(tǒng)使用的電源是來(lái)自電網(wǎng)，可是受到電網(wǎng)分布的范圍比較大，較大的電力設(shè)備的開啟停機(jī)、電網(wǎng)短路故障發(fā)生時(shí)受到暫態(tài)等因素的影響和沖擊，從而十分容易遭受空間電磁的干擾，導(dǎo)致線路內(nèi)部由感應(yīng)電壓和電流出現(xiàn)，促使DCS 系統(tǒng)受到干擾，因此在DCS 系統(tǒng)內(nèi)部需要使用隔離電源。

2.4 引入信號(hào)線導(dǎo)致的干擾問(wèn)題

在傳輸信號(hào)環(huán)節(jié)由于要使用各種類型的信號(hào)傳輸線路與DCS系統(tǒng)相互連接，這樣在進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)候就會(huì)遭受一部分外部環(huán)境信號(hào)的干擾，一般信號(hào)傳輸線在空間電磁輻射的重要作用下，外部干擾是非常重要的部分。但是信號(hào)遭受干擾會(huì)導(dǎo)致輸入和輸出信號(hào)的端口不能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行和工作，就導(dǎo)致事物測(cè)量的精度有很大程度的降低，在必要條件下會(huì)造成元件壽命的減小。此外要是系統(tǒng)的隔離能力比較低，一樣會(huì)導(dǎo)致信號(hào)與信號(hào)之間相互作用，供電系統(tǒng)總線回路發(fā)生死機(jī)故障。最后在DCS 系統(tǒng)中使用信號(hào)線有干擾出現(xiàn)也會(huì)損壞許多I/O 模塊，促使系統(tǒng)無(wú)法正常的運(yùn)行。所以要加強(qiáng)這一方面的重視。

3 黃磷裝置中常見抑制電磁干擾的主要抑制方法和措施

對(duì)于黃磷裝置DCS 系統(tǒng)出現(xiàn)電磁干擾的因素有很多，比如：黃磷爐的磷爐變壓器周圍在正常生產(chǎn)工況下也存在較大的強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境，針對(duì)電磁場(chǎng)的不同頻率，就有可能影響到空間輻射；當(dāng)爐況不穩(wěn)定時(shí)或投料出料階段，電極操作平臺(tái)周圍的感應(yīng)磁場(chǎng)極大，會(huì)將附件的金屬管道磁化，甚至產(chǎn)生電渦流將金屬部件燒紅；尾氣水環(huán)真空泵等大功率電機(jī)附件也對(duì)周邊空間產(chǎn)生電磁干擾。它們都會(huì)破壞系統(tǒng)的正常工作，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)和調(diào)試時(shí)，都必須采取一定的方法來(lái)抑制這些干擾，保障被控系統(tǒng)能正常運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，就要針對(duì)以上的干擾問(wèn)題，提出相應(yīng)的抑制具體措施。工程上采取了從現(xiàn)場(chǎng)端到系統(tǒng)端層層遞進(jìn)的保護(hù)措施。

首先，在設(shè)計(jì)階段就考慮將DCS 控制室設(shè)置在距離磷爐操作平臺(tái)和磷爐變壓器等設(shè)備相對(duì)較遠(yuǎn)的位置，電線電纜橋架也盡量避免貼近磷爐敷設(shè)，從空間上拉遠(yuǎn)DCS 系統(tǒng)及附屬設(shè)施與強(qiáng)電磁場(chǎng)的距離。同時(shí)在DCS 控制室的土建工程中設(shè)有金屬屏蔽網(wǎng)墻、屏蔽門窗等局部電磁屏蔽措施，從而有效防止外部輻射干擾。

其次，所有從現(xiàn)場(chǎng)或配電室引入的信號(hào)電纜均使用計(jì)算機(jī)專用的屏蔽雙絞線，并且使用安全、可靠的屏蔽和接地方式將信號(hào)線與DCS 系統(tǒng)有效連接，在DCS 系統(tǒng)I/O 卡件的入口側(cè)均設(shè)置有信號(hào)隔離器及開關(guān)繼電器。對(duì)于供電線路，根據(jù)規(guī)范要求采用不間斷供電電源的供電結(jié)構(gòu)，除能可靠保障DCS 系統(tǒng)用電的同時(shí)，UPS 中的低通濾波器就能夠過(guò)濾高頻率的干擾信號(hào)。

再次，儀表接地系統(tǒng)通過(guò)工作、屏蔽、保護(hù)匯線排分別匯總后接入電氣接地網(wǎng)，在保證最小接地電阻要求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全廠等電位連接。此外要科學(xué)有效的接地電纜屏蔽層的兩個(gè)端點(diǎn)，這就可以形成地環(huán)路，但是如果采用這種方法進(jìn)行電流傳遞，會(huì)造成信號(hào)增強(qiáng)，接地可靠性能受到一定程度的干擾。

總之，針對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)布局的各個(gè)環(huán)節(jié)都采取了必要的防干擾措施，在裝置的時(shí)間運(yùn)行中保證了控制系統(tǒng)能確保的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，DCS 系統(tǒng)運(yùn)行直接受到DCS 電磁干擾的影響，所以必須加強(qiáng)這一方面的重視，采取一系列有效的抑制方法和措施，采取的這些方法和措施一定要有針對(duì)性，確保屏蔽效果好，或者避免干擾信號(hào)竄入進(jìn)來(lái)，從而保障整個(gè)DCS 系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。