淺論黃磷裝置中DCS 系統常見電磁干擾及抑制方法

李 理

（云南化工設計院有限公司，昆明 650041）

1 DCS 系統發展

通常情況下，DCS 系統采用分層控制方式，不相同的層級之間有對應的通訊協議，最為底層儀表和執行機構，在現代社會把PLC、DCS 等系統有機融為一體每一個系統的通訊規則主要是按照我國相關規范和要求進行制定的。所謂DCS 控制系統是指分布式或者分散式控制系統，這一系統主要是通過利用微型處理器構建而成的新型儀表控制系統，確保其具有實時顯示生產參數的功能，非常容易控制生產現狀。在進行DCS 控制系統設計的時候以顯示操作、分散控制功能以及綜合協調等為主，并且在此前提下建立多層次的儀表控制。此外DCS 控制系統具有分散性和集中管理性的原則，并且利用分級多層次的設計模式實現合作。

2 DCS 系統的電磁干擾

在應用DCS 系統當中，從具體的運行情況可以發現這一系統的電磁干擾源主要分為內部干擾和外部干擾兩個組成部分，下面對具體的情況進行分析。

2.1 輻射造成的干擾問題

對于電氣設備和電力網絡，兩者間有暫態問題出現，無線電波、高頻率感應器加熱設備產生了電磁波，這樣就使得在電磁場的外部環境包圍狀況下電子設備產生了巨大的干擾阻力，即輻射干擾。與此同時在分布上輻射干擾隨機性比較大，第一，輻射能夠在電路上直接作用，進而影響DCS 系統內部，造成干擾的產生；第二，輻射影響著通信網絡，促使感應機理遭受破壞，從而造成干擾產生。

2.2 接地系統混亂造成的干擾問題

為了保障DCS 系統正常穩定的運行，接地是基礎，一個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對電磁造成很強的干擾，還會對DCS 系統的正常穩定運行造成破壞。所以做好接地工作非常重要，DCS 系統在接地時主要包括安全、交流以及信號接地，倘若接地系數正確可靠，供電或控制設備在出現故障就會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。可是要是接地發生混亂狀況就會導致不同接地電位分布不同，引起接地環路電流的發生，從而極大程度影響DCS 系統運行的可靠和穩定性能。

2.3 電源內部原因造成的干擾問題

針對DCS 系統倘若電源濾波使用功能的效果不佳，系統內的電壓變化曲線就會很大，就會造成DCS 系統發生故障，這種情況是非常多的，在調試過程中時常遇到。如果DCS 電源的使用性能比較好，這種問題就會得到有效解決。通常情況下DCS系統使用的電源是來自電網，可是受到電網分布的范圍比較大，較大的電力設備的開啟停機、電網短路故障發生時受到暫態等因素的影響和沖擊，從而十分容易遭受空間電磁的干擾，導致線路內部由感應電壓和電流出現，促使DCS 系統受到干擾，因此在DCS 系統內部需要使用隔離電源。

2.4 引入信號線導致的干擾問題

在傳輸信號環節由于要使用各種類型的信號傳輸線路與DCS系統相互連接，這樣在進行信號傳輸的時候就會遭受一部分外部環境信號的干擾，一般信號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。但是信號遭受干擾會導致輸入和輸出信號的端口不能夠正常穩定的運行和工作，就導致事物測量的精度有很大程度的降低，在必要條件下會造成元件壽命的減小。此外要是系統的隔離能力比較低，一樣會導致信號與信號之間相互作用，供電系統總線回路發生死機故障。最后在DCS 系統中使用信號線有干擾出現也會損壞許多I/O 模塊，促使系統無法正常的運行。所以要加強這一方面的重視。

3 黃磷裝置中常見抑制電磁干擾的主要抑制方法和措施

對于黃磷裝置DCS 系統出現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工況下也存在較大的強磁場環境，針對電磁場的不同頻率，就有可能影響到空間輻射；當爐況不穩定時或投料出料階段，電極操作平臺周圍的感應磁場極大，會將附件的金屬管道磁化，甚至產生電渦流將金屬部件燒紅；尾氣水環真空泵等大功率電機附件也對周邊空間產生電磁干擾。它們都會破壞系統的正常工作，因此在設計系統和調試時，都必須采取一定的方法來抑制這些干擾，保障被控系統能正常運行。

為實現這個目的，就要針對以上的干擾問題，提出相應的抑制具體措施。工程上采取了從現場端到系統端層層遞進的保護措施。

首先，在設計階段就考慮將DCS 控制室設置在距離磷爐操作平臺和磷爐變壓器等設備相對較遠的位置，電線電纜橋架也盡量避免貼近磷爐敷設，從空間上拉遠DCS 系統及附屬設施與強電磁場的距離。同時在DCS 控制室的土建工程中設有金屬屏蔽網墻、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，所有從現場或配電室引入的信號電纜均使用計算機專用的屏蔽雙絞線，并且使用安全、可靠的屏蔽和接地方式將信號線與DCS 系統有效連接，在DCS 系統I/O 卡件的入口側均設置有信號隔離器及開關繼電器。對于供電線路，根據規范要求采用不間斷供電電源的供電結構，除能可靠保障DCS 系統用電的同時，UPS 中的低通濾波器就能夠過濾高頻率的干擾信號。

再次，儀表接地系統通過工作、屏蔽、保護匯線排分別匯總后接入電氣接地網，在保證最小接地電阻要求的基礎上實現全廠等電位連接。此外要科學有效的接地電纜屏蔽層的兩個端點，這就可以形成地環路，但是如果采用這種方法進行電流傳遞，會造成信號增強，接地可靠性能受到一定程度的干擾。

總之，針對系統設計布局的各個環節都采取了必要的防干擾措施，在裝置的時間運行中保證了控制系統能確保的正常運行。

4 結束語

綜上所述，DCS 系統運行直接受到DCS 電磁干擾的影響，所以必須加強這一方面的重視，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性，確保屏蔽效果好，或者避免干擾信號竄入進來，從而保障整個DCS 系統正常穩定運行。