關于DCS系統與變頻器電磁兼容性相關問題的探討

引 言：在我國科學技術迅猛發展的今天，人們工作、生活的各個領域也都離不開對先進技術的應用。作為能夠為人們提供極大便利的變頻器來講，可謂有著廣闊的應用前途，在平時的一些家用電器、工業方面的設施等都會用到。在具體的應用過程中，DCS控制系統還容易與變頻器發生電磁不兼容的現象，針對此問題，本文以延安煉油廠對變頻調速技術的改造為例子來具體分析了電磁不兼容的因素，并提出了相關的解決措施。

延安煉油廠在日常的工作過程中通過采用變頻器能夠為其帶來許多有利條件。比如，通過變頻調速技術可以確保鍋爐內部蒸汽壓力的相對穩定。這一原理主要是通過此技術來控制鼓風機轉速的風量；另外，變頻調速技術還能夠大幅度降低鼓風機的功率，這樣一來，磨損的現象也就減少了，從而可以降低維修機器的費用，降低成本。

一、以延安煉油廠為例對DCS系統與變頻器的電磁兼容性分析

由于變頻器的主要構件包括集成電路、計算機芯片、電子元器件。這就使得它極為容易受到周圍環境中的電磁波的影響，本廠在使用變頻器時要考慮到變頻器的高次諧波對一些電子設備所產生的干擾影響，而且，還要及時解決變頻器周圍的一些電子設備對它所產生的干擾影響。這兩者產生的影響也就是電磁兼容問題。

在延安煉油廠使用變頻器的過程中，有一個較為突出的問題，那就是DCS系統與變頻器之間的電磁兼容性難題。具體的表現有，DCS控制系統的數據出現嚴重錯誤，究其原因是受到了變頻器的電磁干擾。數據的不精準將會對本場廠的工作開展帶來巨大的損失。在安裝變頻器的時候，技術人員沒有考慮到變頻器干擾這一現象，再后來的具體使用過程中，發現變頻器干擾DCS系統，因此本廠也對變頻器做出了一些改動。比如加入了輸出與輸入電抗器、過濾掉變頻器產生的高次諧波等，這些解決措施的作用不是太顯著，為了能夠徹底解決DCS系統與變頻器的電磁兼容性，本廠技術人員重點探究了變頻器干擾的主要傳播途徑，通過了解傳播途徑來具體解決電磁兼容性問題。

如下圖所示：

這幅圖主要說明了變頻器電磁干擾的傳播途徑，由圖可以看出，傳播途徑主要包括：傳導干擾、磁耦合、輻射波干擾。變頻器所產生的干擾電流會影響到周圍其他電子設備的正常工作，影響無線電接收機對信號的接收情況。

針對此問題，本廠也分析了原因產生的途徑，主要還是變頻器產生的高頻諧波所造成的影響。首先，變頻器地線連接的不合理造成電源走線的線槽受到干擾；其次，原布線系統的不合理也容易使得變頻器對電子設備的工作產生較大的干擾性。另外，本廠的變頻傳動的核心控制系統采用的是DCS系統，為避免變頻器所產生的電磁波對DCS系統產生干擾影響，本廠對變頻調速技術進行了改造。

二、DCS系統與變頻器電磁兼容性的有效解決措施探究

（一）避免布線系統受到電磁干擾

要解決布線系統免遭干擾首先就要對信號傳輸線做改動，可以使用雙絞線，另外，要注意對一些起關鍵作用的信號傳輸線進行屏蔽處理，以避免電磁波的干擾；倘若電磁太強，屏蔽只能起到一點作用的話，還要應用穿線線管和屏蔽槽來對布線系統進行進一步的屏蔽處理。還有一些需要重點注意的地方：1.要將各種信號線區分開來，自成一條線，避免各個線路混合在一起的情況，努力實現獨立布線，這樣也能夠在一定程度上減少電磁的強烈干擾；2.DCS控制系統的信號線在布線的時候一定要與變頻器的控制線分開進行布線、信號線的布線與電源線的布線也要分開進行，而且最好留有較大的距離，并且還要將DCS控制系統遠離有強烈電磁干擾的區域。

（二）避免輸出與輸入通道受電磁干擾的措施

1.通過使用光耦設備來設置成隔離電路，以此來達到與電磁的隔離。這一原理主要是將功率地、模擬地、數字地、信號地進行隔離，從而使得共模干擾系統無法形成電路；2.通過在模擬量的檢測輸入通道加入RC濾波器在避免電磁干擾；3.還要注意在檢測電路當中應用差動放大器。

（三）對變頻調速系統方面的解決措施

首先，對于變頻器自身來講，為了有效避免電磁的外漏就要采用鐵殼來進行屏蔽處理；其次，為避免電磁、電源對電子設備的工作所帶來的影響，可分別在變頻器上設置輸出濾波器和輸入濾波器，通過濾波器來減少干擾情況；另外，變頻器的輸出線路也要采用鋼管進行屏蔽，避免泄漏情況。而且，在一些敏感電子設備區域內部要根據實際情況設置防干擾的電路，通過這些措施方能夠解決DCS系統與變頻器的電磁兼容性，從而使得它們能夠實現正常運轉和工作。

（四）解決微機系統受干擾的措施

作為變頻傳動系統核心控制單元的微機系統，也容易遭受到干擾，這些干擾來源于工廠交流電源進行供電所產生的大量電磁干擾，電磁的干擾力量將會影響微機系統的正常工作。因此，我們就必須采取措施來避免這一干擾。就此，本廠主要采取了電源之間分組供電的模式，另外，在DCS控制系統與供電電源之間添加專用隔離變壓器或者設置交流電源濾波器。而且，為了保證微機系統的正常工作，減少電源的干擾，還可以使用穩壓性能好、紋波系數小的整流穩壓電源來作為微機的最小系統板以及仿真器，采用或者應用二次穩壓電源。

通過以上分析我們可以看出，在延安煉油廠使用變頻器工作的過程中，變頻器的高效、環保、節能的特點給煉油廠的發展帶來了極大的促進影響，減少了機器的磨損、降低了成本，而且能夠提高速度。但是，在使用變頻器的過程中還要注意控制它對其他電子設備所造成的干擾影響。本文重點探究了DCS控制系統與變頻器的電磁兼容性問題，變頻器對DCS系統所造成的干擾會使得DCS系統的工作數據出現差錯，嚴重影響了本廠日常的工作。因此，我們就要重點解決兩者之間的兼容性問題，筆者分析了電磁干擾現象產生的主要原因，然后有針對性地提出了一些解決措施，主要包括解決布線系統遭受干擾的情況、輸入、輸出通道受電磁干擾以及解決微機系統受干擾等等現象。以此來進一步解決DCS控制系統與變頻器之間的電磁兼容性問題，同時也促進延安煉油廠自身的不斷發展、促進其經濟效益的增長。

參考文獻

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（作者單位：陜西延長石油（集團）有限責任公司延安煉油廠）