DCS 系統(tǒng)中的抗干擾措施研究

尹萬聰

（贊比亞謙比希銅冶煉有限公司）

在一些大型企業(yè)中，由于系統(tǒng)會(huì)控制很多大型的設(shè)備，而這些大功率的電氣設(shè)備會(huì)對(duì)DCS系統(tǒng)造成很大的影響，而由于一些外在原因，例如：天氣等也會(huì)給DCS設(shè)備造成影響如果不能去很好的解決這一問題，就會(huì)使DCS系統(tǒng)無法正常的工作，最終對(duì)企業(yè)的收入帶來巨大的損失。我們本文就以DCS系統(tǒng)作為研究的重點(diǎn)，首先，討論對(duì)DCS系統(tǒng)有干擾的來源有哪些[1]。

1 DCS系統(tǒng)的干擾源

（1）信號(hào)線的干擾。在很多與DCS相連接的信號(hào)傳輸線中，在對(duì)一些信息傳輸?shù)倪^程中，會(huì)受到外部干擾這樣就會(huì)使信號(hào)的完整性受到影響。其這部分中主要通過2個(gè)途徑進(jìn)行干擾：一種是通過傳變送器或者是通過公用信號(hào)儀的供電電源串入的電網(wǎng)進(jìn)行干涉。其第二種是其信號(hào)線受到空間電磁輻射的感應(yīng)而受到的干擾，這也被成為信號(hào)線上的外部干擾。

（2）電磁場的干擾。在電磁場干擾中可以被分成兩個(gè)部分：一個(gè)是干擾，一個(gè)是內(nèi)部干擾。而其外部干擾是指能在空間產(chǎn)生電磁場的電氣設(shè)備等，這些都是可能對(duì)其造成外部干擾的設(shè)備，例如：打雷等當(dāng)遇見雷電天氣的時(shí)候，雷電所產(chǎn)生的電通過電力電網(wǎng)，使其在原有的化工廠進(jìn)線電源上加以一串隨機(jī)脈沖背景上的一個(gè)大尖峰脈沖，所形成的這樣的雷電能量尖峰脈沖會(huì)對(duì)其化工廠的設(shè)備造成很大的危害，會(huì)損害其電力設(shè)備原有的電力元件，這樣就會(huì)影響到高集成的微電子元件的正常工作，最終造成電力系統(tǒng)的癱瘓，嚴(yán)重情況下甚至導(dǎo)致其爆炸。對(duì)DCS在成外部干擾主要通過2個(gè)途徑：一種是直接的，一種是間接的。其中直接的是指直接對(duì)DCS進(jìn)行內(nèi)部輻射，從而由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾。而對(duì)于DCS通信網(wǎng)絡(luò)的干擾，則是通過通信線路引起的。內(nèi)部干擾則是指，其電子設(shè)備自身所形成的干擾。這些設(shè)備給其帶來的干擾主要是由于其線路安排的不合理性，這樣的不合理就可能會(huì)使設(shè)備中形成電磁波以此對(duì)其造成干擾。

（3）接地系統(tǒng)的干擾。在DCS系統(tǒng)內(nèi)部，其內(nèi)部所有的系統(tǒng)都需要與地面相連接，在這個(gè)接地的過程中可以大大提高各個(gè)電子設(shè)備電磁兼容性。正確的接地，不僅可以使電磁干擾降到最低，還可以控制其設(shè)備對(duì)外進(jìn)行干擾其他設(shè)備；而錯(cuò)誤的接地，則會(huì)反之加重對(duì)干擾信號(hào)的控制甚至朝相反的方向發(fā)展，這就會(huì)影響DCS系統(tǒng)的正常工作。對(duì)于DCS系統(tǒng)接地是以復(fù)雜而長遠(yuǎn)的問題，一直以來都備受人們的關(guān)注其復(fù)雜性不僅取決于其信號(hào)種類較多較冗雜，還由于各個(gè)廠家對(duì)接地的劃分并不是很一致所以這就會(huì)使人們對(duì)其有一定的混淆。由于不同的接地系統(tǒng)其電勢(shì)存在著很大的差異，所以對(duì)其的分類也不同[2]。

2 DCS系統(tǒng)中用硬件抗干擾的措施

通過上述對(duì)其干擾源進(jìn)行分析，從而提出一些措施來推動(dòng)DCS系統(tǒng)更好的運(yùn)行與工作。

（1）在設(shè)計(jì)方面盡量綜合設(shè)計(jì)抗干擾系統(tǒng)。從系統(tǒng)外部作為切入點(diǎn)，從而來提高其抗干擾的能力。例如具體的措施有：在DCS內(nèi)部及其外部引線從而去屏蔽干擾，來防止空間輻射電磁的干擾。對(duì)外引線進(jìn)行相應(yīng)的隔斷，尤其是讓其遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜，將其分層進(jìn)行布置，從而來控制其外引線引入電磁干擾。

其DCS在進(jìn)行供電的時(shí)候，應(yīng)該將各個(gè)線路的供電都進(jìn)行明確，防止有冗雜的電路出現(xiàn)，而其在保護(hù)方面也應(yīng)該設(shè)有穩(wěn)壓器從而對(duì)電源進(jìn)行保護(hù)。在給DCS供電方面最好是選擇隔離變壓器，這就會(huì)使系統(tǒng)中的接地點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，是接地點(diǎn)和動(dòng)力強(qiáng)電系統(tǒng)相分離[3]。

而在模擬量輸出和輸入回路方面，要控制好從現(xiàn)場來的強(qiáng)大電流，還要注意其接地設(shè)備和DCS系統(tǒng)不可供地設(shè)備所產(chǎn)生的差異，而在一些重要回路中應(yīng)該利用信號(hào)隔離器。在輸出輸入的回路中，其最常用的方法就是對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)區(qū)繼電隔離或者是變壓器隔離。

在化工廠中DCS系統(tǒng)控制的對(duì)象有溫度、壓力等，而對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行檢測的主要通過熱電阻、熱電偶等進(jìn)行轉(zhuǎn)換從而進(jìn)入DCS系統(tǒng)。為了將線路傳輸過程中所產(chǎn)生的干擾降到最低，應(yīng)該在選擇上選可以屏蔽的電纜，并且在其進(jìn)行敷設(shè)的時(shí)候盡量不要去接近動(dòng)力電纜，并且還應(yīng)該離大功率的變壓器有一定的距離。在接地的時(shí)候其目的主要有兩種：一種是使其運(yùn)行起來更安全，另一個(gè)就是使干擾降到最低。在完善接地系統(tǒng)的過程中，可以從DCS控制系統(tǒng)入手。在DCS接地的種類中，可以對(duì)其分為兩類：一種是保護(hù)接地另一種就是工作接地。其保護(hù)接地顧名思義就是對(duì)工作人員自身的安全進(jìn)行保護(hù)，而工作接地則是去保證DCS系統(tǒng)和與其相關(guān)的儀表可以正常運(yùn)行，另一方面是使其變得更準(zhǔn)確。

（2）對(duì)設(shè)備的選定。工廠在選擇設(shè)備的時(shí)候一定要謹(jǐn)慎盡量選擇一些抗干擾較強(qiáng)的設(shè)備，對(duì)其特性也應(yīng)該進(jìn)行精準(zhǔn)的選擇。其系統(tǒng)內(nèi)部的功能和其本身的好還，對(duì)DCS系統(tǒng)是否可以更好的運(yùn)行有著很大的關(guān)系，會(huì)直接關(guān)系到其總體的性能。

3 DCS系統(tǒng)中用軟件抗干擾的措施

①濾波。一些企業(yè)的PKS系統(tǒng)在組態(tài)的過程中可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。當(dāng)系統(tǒng)初見尖峰信號(hào)的時(shí)候，就可以對(duì)所采集出來的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，從而來進(jìn)一步去抗除在硬件中沒有被完全消除的干擾。②在采樣時(shí)間中選擇合適的。很多企業(yè)在PKS系統(tǒng)采樣時(shí)間選擇中會(huì)有很多方法，而對(duì)于具有積分模數(shù)轉(zhuǎn)換電路來說，采樣的時(shí)間應(yīng)該取決于工頻周期的整數(shù)倍，這樣也可以大大控制工頻的干擾。

4 結(jié)語

在全廠控制系統(tǒng)中，其最中心的一部分就是DCS系統(tǒng)。在DCS系統(tǒng)的幫助下促進(jìn)廠內(nèi)所有的裝置安全、正常的運(yùn)行，所以在日常生活中一定要重視起DCS的運(yùn)行工作，通過不斷的去分析干擾的來源、種類等去幫助其更好的工作，將其作用發(fā)揮大最大。在DCS抗干擾系統(tǒng)中，要對(duì)制造單位所設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的產(chǎn)品有一定的要求，對(duì)其抗干擾測試一定要嚴(yán)格。

[1]黃浩．控制系統(tǒng)的抗干擾措施[J]．工業(yè)爐,2018(01)：65-69．

[2]高思佳．探究自控儀表與DCS的抗干擾措施[J]．科技視界,2017(22)：167-168．

[3]高孝濤．聚氨酯樹脂DCS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]．合肥工業(yè)大學(xué),2016．