随着科学技术的发展,DCS/PLC等自动化设备在工业控制中的应用越来越广泛。这类控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。
自动化系统中所使用的各种类型DCS/PLC等自动化设备,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各种电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高这类控制系统可靠性,必须消除各种干扰才能有效保证系统可靠运行。
PLC/DCS控制系统中电磁干扰的主要来源
1.来自空间的辐射干扰空间的辐射电磁场(EMI)主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的,通常称为辐射干扰,其分布极为复杂.若PLC/DCS系统置于射频场内,就会收到辐射干扰,其影响主要通过两条路径;一是直接对DCS/PLC内部的辐射,由电路感应产生干扰;二是对DCS/PLC通信网络的辐射,由通信线路的感应引入干扰.辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小,特别是频率有关,一般通过设置屏蔽电缆和系统局部屏蔽及高压泄放元件进行保护.
2.来自系统外引线的传导干扰
主要通过电源和信号线引入,通常称为传导干扰.这种干扰在我国工业现场较严重.
A.来自电源的干扰
实践证明,因电源引入的干扰造成PLC/DCS控制系统故障的情况很多。PLC/DCS系统的正常供电电源均由电网供电.由于电网覆盖范围广,将受到所有空间电磁干扰.而在线路上感应电压和电流,尤其是电网内部的变化,开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源边.系统电源通常采用隔离电源,但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想.实际上,由于分布参数特别是分布电容的存在,绝对隔离是不可能的.
B.来自信号线引入的干扰
与PLC/DCS控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信号之外,总会有外部干扰信号侵入.此干扰主要有两种途径:一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽略;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的.由传输信号引入的干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤.对于隔离性能差的系统,还会导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动和死机.PLC/DCS控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况也很多.