DCS控制系統測溫模塊抗電磁干擾措施

王新志+銀措+任翠宏+朱巍

摘 要：針對某化工廠在應用DCS控制系統時，測溫模塊易受周圍大型轉動設備引起的電磁干擾，從而引起控制系統誤動作的問題，總結電磁干擾引起的系統控制故障現象，給出提高抗干擾的具體措施并加以驗證其可靠性。

關鍵詞：電磁干擾 測溫元件 抗干擾措施

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0075-01

某化工廠大型轉動設備的電機本身附帶了定子、轉子的溫度檢測元件，其作用主要是實時監控電機的運行狀態。當關鍵的轉動設備異常時溫度檢測元件測量值升高，達到安全界定值后通過安全聯鎖系統起到聯鎖保護作用。

1 故障現象及分析

1.1 故障現象

某化工廠使用的大型轉動設備，由一臺大功率電機帶動。為了實時監控電機的運行狀態，電機本身附帶了定子、轉子的溫度檢測元件，均是熱電阻溫度計。熱電阻檢測信號（歐姆值）直接由現場引入DCS系統經RTD卡件轉換為相對應的溫度測量值（攝氏度），最終在操作臺顯示，以便工藝實時監控；并在測量值高于安全生產要求時，通過安全聯鎖系統聯鎖停車，起到安全保護作用。

由于電機高速旋轉，產生巨大的電磁場，出現強電磁干擾現象。此時，溫度計傳輸信號很不穩定，就會突然升高，其值遠大于實際值，產生跳變現象，最終瞬間誤動作。影響生產的同時，大型轉動設備驟停也對自身造成嚴重損傷。而且，事后檢查、測試確認溫度計本身并無故障。

1.2 故障分析

原設計是現場溫度計由信號電纜直接引入機柜間的接線端子，再由接線端子接入到RTD卡件，經中央處理器計算后，最終實現在操作盤顯示，回路圖如圖1所示：

可見，從現場到卡件之間沒有消除強電磁的干擾的措施。如果在現場到卡件之間就將強電磁干擾消除，就會解決溫度計跳變故障。

2 解決措施

2.1 理論依據

DCS系統中廣泛使用隔離式安全柵來隔離現場側和系統側，保障系統側的安全。

系統硬件中的隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，能防止危險能量從本安端子進入危險現場，而且由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩定性和抗干擾能力大大增強，從而提高了整個系統的可靠性。其工作原理如圖2所示。

2.2 解決方案

找到問題所在后快速制定改造方案，進行系統完善。具體實施為：

①、在卡件前加裝隔離式安全柵起到限壓、限流、隔離等作用，防止危險能量從本安端子進入到系統機柜間，增強檢測和控制回路信號的穩定性和抗干擾能力，從而提高整個系統的可靠性。

②、因為安全柵將現場傳輸來的歐姆信號轉換為了模擬信號，處理歐姆信號的RTD卡件也相應的改換為處理模擬信號的AI卡件，來保證系統的兼容、完善性。而且AI卡件是點點隔離的，即每一個信號回路都是獨立的不會影響其他任何一個回路，RTD卡件是四點一組進行隔離，即一個回路出現故障會影響這一組的另外三個回路。這樣就消除了一只溫度計出現故障會影響這一組內另外三支溫度計信號不穩定的弊端，而且AI卡件的抗干擾能力和穩定性能都強于RTD卡件，從另一方面增強了系統穩定性。完善后的系統回路如圖3所示。

2.3 改造效果

下面通過溫度計趨勢圖對比，來說明系統完善后的效果。（見圖4）

由圖4可見，采取抗干擾措施前溫度測量值有跳變現象，跳變值達到200～1000℃遠遠大于正常的安全聯鎖值95/150℃，易造成誤聯鎖。采取措施后其運行狀態平穩，真實的反映了工藝生產的實際狀況，沒有出現跳變現象。

3 結語

DCS控制系統測溫模塊的改善中，成功抑制了電磁干擾問題，這不僅解決了生產中遇到的實際問題，還可以推廣到消除其它大型轉動設備高速轉動產生強電磁干擾對儀表的干擾，包括溫度儀表、壓力儀表、流量儀表等多類遠傳信號儀表。

參考文獻

[1] 德國P+F公司，安全柵.

[2] 聚銀公司.自控儀表檢修規程[M].2011.

[3] 厲玉鳴.化工儀表及自動化[M].5版.化學工業出版社，2011.endprint

摘 要：針對某化工廠在應用DCS控制系統時，測溫模塊易受周圍大型轉動設備引起的電磁干擾，從而引起控制系統誤動作的問題，總結電磁干擾引起的系統控制故障現象，給出提高抗干擾的具體措施并加以驗證其可靠性。

關鍵詞：電磁干擾 測溫元件 抗干擾措施

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0075-01

某化工廠大型轉動設備的電機本身附帶了定子、轉子的溫度檢測元件，其作用主要是實時監控電機的運行狀態。當關鍵的轉動設備異常時溫度檢測元件測量值升高，達到安全界定值后通過安全聯鎖系統起到聯鎖保護作用。

1 故障現象及分析

1.1 故障現象

某化工廠使用的大型轉動設備，由一臺大功率電機帶動。為了實時監控電機的運行狀態，電機本身附帶了定子、轉子的溫度檢測元件，均是熱電阻溫度計。熱電阻檢測信號（歐姆值）直接由現場引入DCS系統經RTD卡件轉換為相對應的溫度測量值（攝氏度），最終在操作臺顯示，以便工藝實時監控；并在測量值高于安全生產要求時，通過安全聯鎖系統聯鎖停車，起到安全保護作用。

由于電機高速旋轉，產生巨大的電磁場，出現強電磁干擾現象。此時，溫度計傳輸信號很不穩定，就會突然升高，其值遠大于實際值，產生跳變現象，最終瞬間誤動作。影響生產的同時，大型轉動設備驟停也對自身造成嚴重損傷。而且，事后檢查、測試確認溫度計本身并無故障。

1.2 故障分析

原設計是現場溫度計由信號電纜直接引入機柜間的接線端子，再由接線端子接入到RTD卡件，經中央處理器計算后，最終實現在操作盤顯示，回路圖如圖1所示：

可見，從現場到卡件之間沒有消除強電磁的干擾的措施。如果在現場到卡件之間就將強電磁干擾消除，就會解決溫度計跳變故障。

2 解決措施

2.1 理論依據

DCS系統中廣泛使用隔離式安全柵來隔離現場側和系統側，保障系統側的安全。

系統硬件中的隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，能防止危險能量從本安端子進入危險現場，而且由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩定性和抗干擾能力大大增強，從而提高了整個系統的可靠性。其工作原理如圖2所示。

2.2 解決方案

找到問題所在后快速制定改造方案，進行系統完善。具體實施為：

①、在卡件前加裝隔離式安全柵起到限壓、限流、隔離等作用，防止危險能量從本安端子進入到系統機柜間，增強檢測和控制回路信號的穩定性和抗干擾能力，從而提高整個系統的可靠性。

②、因為安全柵將現場傳輸來的歐姆信號轉換為了模擬信號，處理歐姆信號的RTD卡件也相應的改換為處理模擬信號的AI卡件，來保證系統的兼容、完善性。而且AI卡件是點點隔離的，即每一個信號回路都是獨立的不會影響其他任何一個回路，RTD卡件是四點一組進行隔離，即一個回路出現故障會影響這一組的另外三個回路。這樣就消除了一只溫度計出現故障會影響這一組內另外三支溫度計信號不穩定的弊端，而且AI卡件的抗干擾能力和穩定性能都強于RTD卡件，從另一方面增強了系統穩定性。完善后的系統回路如圖3所示。

2.3 改造效果

下面通過溫度計趨勢圖對比，來說明系統完善后的效果。（見圖4）

由圖4可見，采取抗干擾措施前溫度測量值有跳變現象，跳變值達到200～1000℃遠遠大于正常的安全聯鎖值95/150℃，易造成誤聯鎖。采取措施后其運行狀態平穩，真實的反映了工藝生產的實際狀況，沒有出現跳變現象。

3 結語

DCS控制系統測溫模塊的改善中，成功抑制了電磁干擾問題，這不僅解決了生產中遇到的實際問題，還可以推廣到消除其它大型轉動設備高速轉動產生強電磁干擾對儀表的干擾，包括溫度儀表、壓力儀表、流量儀表等多類遠傳信號儀表。

參考文獻

[1] 德國P+F公司，安全柵.

[2] 聚銀公司.自控儀表檢修規程[M].2011.

[3] 厲玉鳴.化工儀表及自動化[M].5版.化學工業出版社，2011.endprint

摘 要：針對某化工廠在應用DCS控制系統時，測溫模塊易受周圍大型轉動設備引起的電磁干擾，從而引起控制系統誤動作的問題，總結電磁干擾引起的系統控制故障現象，給出提高抗干擾的具體措施并加以驗證其可靠性。

關鍵詞：電磁干擾 測溫元件 抗干擾措施

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0075-01

某化工廠大型轉動設備的電機本身附帶了定子、轉子的溫度檢測元件，其作用主要是實時監控電機的運行狀態。當關鍵的轉動設備異常時溫度檢測元件測量值升高，達到安全界定值后通過安全聯鎖系統起到聯鎖保護作用。

1 故障現象及分析

1.1 故障現象

某化工廠使用的大型轉動設備，由一臺大功率電機帶動。為了實時監控電機的運行狀態，電機本身附帶了定子、轉子的溫度檢測元件，均是熱電阻溫度計。熱電阻檢測信號（歐姆值）直接由現場引入DCS系統經RTD卡件轉換為相對應的溫度測量值（攝氏度），最終在操作臺顯示，以便工藝實時監控；并在測量值高于安全生產要求時，通過安全聯鎖系統聯鎖停車，起到安全保護作用。

由于電機高速旋轉，產生巨大的電磁場，出現強電磁干擾現象。此時，溫度計傳輸信號很不穩定，就會突然升高，其值遠大于實際值，產生跳變現象，最終瞬間誤動作。影響生產的同時，大型轉動設備驟停也對自身造成嚴重損傷。而且，事后檢查、測試確認溫度計本身并無故障。

1.2 故障分析

原設計是現場溫度計由信號電纜直接引入機柜間的接線端子，再由接線端子接入到RTD卡件，經中央處理器計算后，最終實現在操作盤顯示，回路圖如圖1所示：

可見，從現場到卡件之間沒有消除強電磁的干擾的措施。如果在現場到卡件之間就將強電磁干擾消除，就會解決溫度計跳變故障。

2 解決措施

2.1 理論依據

DCS系統中廣泛使用隔離式安全柵來隔離現場側和系統側，保障系統側的安全。

系統硬件中的隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，能防止危險能量從本安端子進入危險現場，而且由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩定性和抗干擾能力大大增強，從而提高了整個系統的可靠性。其工作原理如圖2所示。

2.2 解決方案

找到問題所在后快速制定改造方案，進行系統完善。具體實施為：

①、在卡件前加裝隔離式安全柵起到限壓、限流、隔離等作用，防止危險能量從本安端子進入到系統機柜間，增強檢測和控制回路信號的穩定性和抗干擾能力，從而提高整個系統的可靠性。

②、因為安全柵將現場傳輸來的歐姆信號轉換為了模擬信號，處理歐姆信號的RTD卡件也相應的改換為處理模擬信號的AI卡件，來保證系統的兼容、完善性。而且AI卡件是點點隔離的，即每一個信號回路都是獨立的不會影響其他任何一個回路，RTD卡件是四點一組進行隔離，即一個回路出現故障會影響這一組的另外三個回路。這樣就消除了一只溫度計出現故障會影響這一組內另外三支溫度計信號不穩定的弊端，而且AI卡件的抗干擾能力和穩定性能都強于RTD卡件，從另一方面增強了系統穩定性。完善后的系統回路如圖3所示。

2.3 改造效果

下面通過溫度計趨勢圖對比，來說明系統完善后的效果。（見圖4）

由圖4可見，采取抗干擾措施前溫度測量值有跳變現象，跳變值達到200～1000℃遠遠大于正常的安全聯鎖值95/150℃，易造成誤聯鎖。采取措施后其運行狀態平穩，真實的反映了工藝生產的實際狀況，沒有出現跳變現象。

3 結語

DCS控制系統測溫模塊的改善中，成功抑制了電磁干擾問題，這不僅解決了生產中遇到的實際問題，還可以推廣到消除其它大型轉動設備高速轉動產生強電磁干擾對儀表的干擾，包括溫度儀表、壓力儀表、流量儀表等多類遠傳信號儀表。

參考文獻

[1] 德國P+F公司，安全柵.

[2] 聚銀公司.自控儀表檢修規程[M].2011.

[3] 厲玉鳴.化工儀表及自動化[M].5版.化學工業出版社，2011.endprint