工業自動化項目中電磁兼容問題及處理方法

王明星

（北方工程設計研究院有限公司，石家莊050011）

1 電磁兼容概念的基本定義

近年來，企業在發展過程中將自動化控制技術實踐于工業自動化控制系統中，由此在有效降低人力、物力、財力損耗的同時，從根本上提高了自動化控制的精準度，提高了工業自動化控制的高效性、穩定性以及保障控制質量安全性。此外，經大量調研數據分析可知，人工智能技術的運用還有如下顯著優勢：可更好地采集與處理數據信息、為智能快速作業創造良好條件、提高產品的生產質量和生產效率、及時處理和儲存各項電氣運行數據、可對工業控制作業設備的運行進行實時監控、大大提升了自動化控制效率以及電氣自動化控制的安全性和穩定性。但不可否認的是，伴隨工業自動化項目建設進程的不斷推進，自動化項目的電磁兼容問題也愈演愈烈。

電磁騷擾指的是可能引起裝置、設備或系統性能降級或對有生命或無生命物質產生作用的電磁現象，而電磁干擾則是電磁騷擾的延伸。從客觀角度來看，電磁騷擾可能會影響裝置、設備或系統性能，但不會產生嚴重后果，但電磁干擾卻會對企業的可持續發展產生巨大的不良影響，它的構成要素主要：電磁干擾源、耦合路徑（傳輸通道）和敏感設備[1]。目前，隨著近年來工業自動化進程的不斷推進，國家對工業化發展也提出了新的要求，為降低電氣設備的運營成本，提供企業作業效益，設備或系統在電磁環境中符合要求運行，且并不對其環境中任何設備產生無法忍受電磁干擾的能力叫作電磁兼容[2]。

2 工業自動化項目中常見的電磁兼容問題及處理對策

2.1 CPU運行卡機問題

近年來，在當前工業自動化項目規模化發展過程中，工業自動化水平也在不斷提高，但在項目運行過程中，CPU運行卡機現象的高發在影響企業自動化控制系統作業質量的同時，也阻礙了企業的發展。據調查，CPU在運行一段時間后，由于電磁兼容問題的存在，會出現卡機問題，此時SF、STOP燈亮，出現這種問題后，只有將撥碼重新撥至運行位置后方可恢復正常狀態。導致這種問題出現的原因主要是CPU模板在瞬間無法被識別到或動力電纜線及電源線、感性負載產生干擾。針對上述問題，為確保后期處理工作的規范合理性，應對CPU電源進行全面系統的檢測[3]。

出現CPU運行卡機問題時，企業工作人員應及時對問題進行剖析處理。由于現場的動力電纜布線較為混亂，接觸器、繼電器較多，進行干擾判斷時，工作人員首先可考慮通過接地將干擾釋放出去，若檢測發現干擾問題沒有得到有效處理，工作人員需檢查CPU的M端與PE之間的電阻，若電阻不為零，則表示故障問題在CPU內部；若電阻為零，則說明CPU本身在接地處是有問題的。除此之外，經大量調研數據分析可知，在CPU的運行過程中，某個閥達到一定位置后，PLC會停機，尤其設備關料閥動作，對PLC停機率有重大影響，因此，進行檢測時，工作人員還要檢測接觸器動作時刻的波形，對其脈沖干擾進行系統化剖析。

2.2 掃描槍信號丟失問題

在當前系統運行過程中，檢測設備的兩側通常會配置打號機用以輸入信息，在使用過程中，2臺打號機的運行是相互獨立的，由于電磁兼容問題的存在，極易導致2臺設備的數據產生紊亂現象，甚至導致數據丟失問題的產生，只有重啟電腦后方可解決，極大地影響了企業生產質量和效率。

目前，針對掃描槍信號丟失問題，首先工作人員采取的措施是對掃描槍設備進行全面、系統的檢查，主要是因為掃描槍的數據電纜和供電線在同一根電纜內，出現問題后，從外觀來看無法察覺到問題的存在，工作人員只有全面系統地對掃描槍電纜進行監測后方可確定原因，并采取針對性措施。若經檢測發現電纜線存在較強的干擾信號，當信號值超過一定增幅值后，信號槍的數據就會丟失，檢查時，檢測工作人員不僅需要檢測電源（掃描設備與檢測設備之間靠電源連接），還要檢查布線，檢測設備與掃描槍共用一個電源時，倘若濾波器箱體內部噴漆，導致其與外部進行連接時接觸不好或濾波器電源線與總電源線纏在一起，都對自動化控制系統運行效益產生了極為不利的影響。綜合而言，當出現掃描槍信號丟失問題后，為推動企業的可持續發展，工作人員可采取對濾波器接線方式進行優化、將電源線分開布線以及安裝多個電源讓設備分電源供電的措施[4]。

2.3 Pr of i bus總線從站掉站問題

在當前多元化市場競爭環境下，將人工智能技術應用到工業自動化控制系統中，是現階段基層產業機構和相關主管部門提升企業自身核心競爭力的重要手段。但當系統設備運行一段時間后，Profibus網絡故障的發生率會持續升高，導致生產中斷。導致Profibus總線從站掉站問題的因素是多樣的，更換系統設備后，發現問題始終未得到有效處理，造成這一問題的原因主要是某高壓電機啟動，系統就出現停機故障。

當發生Profibus總線從站掉站問題后，在進行處理過程中，為確保處理的規范性、科學性和合理性，檢測工作人員不僅要檢查網絡拓撲，還要對通信波形進行全面的檢查，據調查檢查網絡拓撲時CPU側DP口波形如圖1所示[5]。

綜合而言，當出現Profibus總線從站掉站問題后，為推動企業的可持續發展，工作人員可采取更換模板、電纜、重新布線、增加中繼器等方式，若采取上述作業后，問題未能得到有效處理，工作人員還要處理變頻器的動力電纜屏蔽層，將屏蔽層用銅線重新纏繞。

圖1 CPU側DP口波形圖

3 結語

簡而言之，在工業自動化控制系統中，將人工智能技術應用其中，不僅降低了企業人力、物力、財力的損耗，還從根本上提高了作業的精準度，減少了安全事故的發生率和作業成本，但由于電磁兼容問題的存在，企業自動化控制系統運行成效也受到了一定影響，為從根本上有效地處理上述問題，加快解決電氣自動化設備電磁兼容性問題現已迫在眉睫。