安科瑞  陳(chén)聰 周潔

 摘要：PLC/DCS控(kòng)製係(xì)統(tǒng)在(zài)實(shí)際(jì)運(yùn)行過程中經(jīng)常會出現幹(gān)擾問題，造成(chéng)現(xiàn)場儀(yí)器出(chū)現故障(zhàng)，模擬(nǐ)量(liáng)顯示(shì)異(yì)常及數(shù)據不穩(wěn)定(dìng)等現(xiàn)象。信號(hào)隔(gé)離器能遏製外(wài)界幹擾，同時對下級設(shè)備具有(yǒu)限壓，限(xiàn)流(liú)的功能，從而實現(xiàn)對設備的防(fáng)護。

  關鍵詞：信(xìn)號(hào)隔離(lí)器；PLC/DCS；變頻器(qì)；幹擾

  0：概(gài)述

  隨(suí)著(zhuó)工(gōng)業自動化程度的(dí)不(bù)斷(duàn)提(tí)高(gāo)，變(biàn)頻器也得(dé)到了(liǎo)非(fēi)常廣泛的(dí)應用。作為電力電(diàn)子(zǐ)器件(jiàn)，變(biàn)頻器(qì)中(zhōng)要進行大功率二極(jí)管整(zhěng)流(liú)，大功(gōng)率(shuài)晶體(tǐ)管變(biàn)壓，在(zài)輸(shū)入輸出回路(lù)產生電流高(gāo)次(cì)諧(xié)波，幹擾供電(diàn)係統，負(fù)載(zǎi)以及附近其它電(diàn)氣設備。在(zài)實際(jì)使(shǐ)用(yòng)過程(chéng)中，經常(cháng)遇(yù)到(dào)變(biàn)頻(pín)器諧波幹擾問題(tí)。

  工(gōng)業現場(cháng)PLC/DCS控製係(xì)統中(zhōng)，常(cháng)常會出現(xiàn)測量(liáng)信(xìn)號(hào)不穩(wěn)定(dìng)現象，一種是由電磁幹擾(rǎo)導致，另(lìng)一種是高頻(pín)信(xìn)號滲入(rù)，如電流信號輸(shū)出控製變(biàn)頻(pín)器，變(biàn)頻器(qì)高頻幹(gān)擾(rǎo)滲入(rù)信號中(zhōng)，這(zhè)樣的(dí)幹擾(rǎo)信號(hào)使得變(biàn)頻(pín)器和閥門工作(zuò)不(bù)穩定(dìng)，在(zài)兩(liǎng)個(gè)設備(bèi)信號(hào)連接之(zhī)間加(jiā)裝信號(hào)隔(gé)離器(qì)，是解(jiě)決電(diàn)磁(cí)幹擾及高(gāo)頻(pín)信號(hào)滲(shèn)入(rù)影(yǐng)響的方法之一(yī)。

  1：PLC/DCS控(kòng)製(zhì)係統(tǒng)中(zhōng)的幹擾

  PLC/DCS控製(zhì)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)主要(yào)幹(gān)擾源(yuán)有(yǒu):空(kōng)間的輻射幹(gān)擾，信號(hào)綫(xiàn)引入的幹擾，接地係統混亂時的(dí)幹擾，PLC/DCS係統內(nèi)部的幹擾(rǎo)，其中(zhōng)電源的(dí)幹(gān)擾和(hé)信(xìn)號綫(xiàn)引(yǐn)入(rù)的(dí)幹(gān)擾(rǎo)，通常稱(chēng)為(wéi)傳(chuán)導(dǎo)幹(gān)擾，這種傳導幹(gān)擾在工業(yè)現(xiàn)場(cháng)較常見也(yě)較(jiào)嚴重。

  1.1 PLC/DCS控製(zhì)係統幹(gān)擾類型及現象(xiàng)

  PLC/DCS控製係(xì)統(tǒng)中(zhōng)幹擾(rǎo)的(dí)類(lèi)型通常(cháng)按幹(gān)擾模式不同劃(huá)分，分(fēn)為(wéi)共(gòng)模幹擾和差模幹擾。共模幹擾(rǎo)是(shì)信號對(duì)地的(dí)電位(wèi)差(chà)，主(zhǔ)要由電網(wǎng)串(chuàn)入(rù)，地電位(wèi)差(chà)及空間(jiān)電(diàn)磁輻射在(zài)信號綫上(shàng)感應的(dí)共態(tài)（同方向）電壓(yā)疊(dié)加所形成。差模幹擾(rǎo)是指作用(yòng)於信號(hào)兩極間(jiān)的幹擾(rǎo)電壓(yā)，主(zhǔ)要(yào)是(shì)由(yóu)空(kōng)間電磁(cí)場(cháng)在信(xìn)號間耦(ǒu)合感(gǎn)應及(jí)由(yóu)不平衡(héng)電(diàn)路轉(zhuǎn)換共模幹(gān)擾所形(xíng)成(chéng)的電(diàn)壓，這(zhè)種(zhǒng)電壓(yā)疊加在信(xìn)號(hào)上，會(huì)直接影(yǐng)響測(cè)量(liáng)和控(kòng)製(zhì)精度。

  1.2 PLC/DCS控製係統(tǒng)幹擾問(wèn)題解(jiě)決方(fāng)向

  1) 切斷或(huò)衰(shuāi)減電磁(cí)幹(gān)擾(rǎo)的傳(chuán)播(bō)途(tú)徑

  2) 提高裝(zhuāng)置(zhì)和(hé)係統的(dí)抗幹(gān)擾的能(néng)力(lì)

  2: 信(xìn)號(hào)隔(gé)離器(qì)在PLC/DCS控製係(xì)統(tǒng)中的(dí)作(zuò)用(yòng)

  實際應用中，控製係統中的信號幹擾(rǎo)問題(tí)有(yǒu)時(shí)會(huì)非常嚴(yán)重，有些時(shí)候即使(shǐ)信(xìn)號電纜采(cǎi)用(yòng)屏蔽綫(xiàn)也不(bù)能*排(pái)除這些幹擾，例(lì)如(rú)由(yóu)於接(jiē)地(dì)點不同引起的(dí)接地環流(liú)幹擾(rǎo)。而采(cǎi)用信號隔離器(qì)的(dí)接(jiē)綫方式(shì)切斷了傳(chuán)導(dǎo)幹(gān)擾(rǎo)的傳播途(tú)徑(jìng)，減小(xiǎo)設備直接(jiē)連(lián)接(jiē)的接(jiē)地環路帶來的信(xìn)號(hào)失真(zhēn)，可(kě)以提(tí)高(gāo)在(zài)PLC/DCS控製係統(tǒng)中模擬量(liáng)控(kòng)製(zhì)模塊(kuài)每(měi)一(yī)路信號供電電源安(ān)全性(xìng)，穩定(dìng)性和相對(duì)獨(dú)立性(xìng)，這樣(yàng)便可(kě)以降低(dī)因為(wéi)雷擊(jī)過(guò)電壓(yā)等原(yuán)因可(kě)能(néng)會(huì)造(zào)成(chéng)的模(mó)板(bǎn)擊穿或燒毀(huǐ)概(gài)率(shuài)，提高了控製模塊(kuài)的測量精度(dù)和4-20MA 模擬量(liáng)信號抗工(gōng)頻(pín)電磁(cí)幹(gān)擾的(dí)能力(lì)，保證(zhèng)了控製係(xì)統(tǒng)的安全穩定(dìng)運(yùn)行(háng)。

  3： BM100信(xìn)號(hào)隔離器(qì)

  3.1 概(gài)述(shù)    

  BM100係(xì)列(liè)信號隔離(lí)器在(zài)工業生產中為增加(jiā)儀(yí)表(biǎo)負載能力並保證連(lián)接(jiē)同(tóng)一信號的(dí)儀表之(zhī)間(jiān)互(hù)不幹擾(rǎo)，提高(gāo)電(diàn)氣安全(quán)性能(néng)。BM100信號隔離器將輸入的電壓，電流(liú)，電阻或溫度等信號(hào)進行(háng)采集(jí)，放(fàng)大，運算，並進(jìn)行(háng)抗(kàng)幹擾處(chǔ)理後，再輸出(chū)隔離(lí)的電(diàn)流和(hé)電壓信(xìn)號(hào)，安全(quán)的(dí)輸(shū)送(sòng)給(gěi)二次儀表或(huò)PLC/DCS使用。

BM100係列(liè)信(xìn)號(hào)隔離(lí)器(qì)外觀(guān)圖(tú)

  3.2 技術參(cān)數

  3.3 應(yīng)用實例

  BM100信(xìn)號隔(gé)離(lí)器在(zài)變頻(pín)器諧波(bō)幹擾中(zhōng)的應用

  某(mǒu)銅(tóng)鎳礦萬噸(dūn)鎳(niè)冶(yě)煉技改擴建(jiàn)工程(chéng)中，循環水泵(bèng)房(fáng)，變頻(pín)器控製水泵用的(dí)是一台(tái)變頻器(qì)控製(zhì)兩(liǎng)台水泵的(dí)控製(zhì)原理，該(gāi)變頻(pín)器控製(zhì)設置(zhì)為三(sān)地控製，分別(bié)為：就(jiù)地現場控製箱控(kòng)製(zhì)，集中變(biàn)頻器櫃控(kòng)製及遠程(chéng)中控室DCS控製(zhì)。三地都能實現兩台水(shuǐ)泵的啟(qǐ)停(tíng)控製(zhì)，但是(shì)變頻(pín)器的電(diàn)流(liú)顯示及(jí)頻率顯示都無法工作正(zhèng)常，遠程(chéng)中(zhōng)控室(shì)的水(shuǐ)泵(bèng)電(diàn)流與頻率反(fǎn)饋也(yě)就(jiù)無法工作(zuò)。遠程(chéng)中控DCS控製水泵的(dí)頻(pín)率(shuài)給定(dìng)與實際值(zhí)也存(cún)在(zài)偏差(chà)，有(yǒu)時工作(zuò)不能正(zhèng)常給定。起初(chū)懷(huái)疑(yí)電(diàn)流(liú)表，頻率(shuài)表，信號(hào)綫(xiàn)及(jí)流體(tǐ)介(jiè)質有(yǒu)問題(tí)，更(gēng)換了(liǎo)所(suǒ)有(yǒu)這(zhè)些儀表(biǎo)，信號電纜，並把(bǎ)動力(lì)綫與(yǔ)信號(hào)控製電纜分(fēn)開走電纜橋(qiáo)架，故障依(yī)然存在。原因是(shì)變頻器的高次(cì)諧(xié)波電流(liú)通過輸出電纜向外輻射，傳遞到信(xìn)號電(diàn)纜，引(yǐn)起幹擾。如圖2所(suǒ)示(shì)。

圖(tú)2

  解(jiě)決(jué)辦法(fǎ)：將(jiāng)變頻器中(zhōng)電流反(fǎn)饋(kuì)信號(hào)及頻率反(fǎn)饋信(xìn)號分別輸入給信號(hào)隔(gé)離器，再(zài)把(bǎ)隔離輸(shū)出(chū)信(xìn)號分(fēn)別輸送給電流表，頻(pín)率表(biǎo)及遠(yuǎn)程DCS控(kòng)製室電流與頻率(shuài)反(fǎn)饋。遠程(chéng)中控(kòng)室(shì)頻率(shuài)，給(gěi)定信號(hào)也(yě)進入信號隔離器(qì)然(rán)後接(jiē)至變(biàn)頻(pín)器(qì)。遠(yuǎn)程中(zhōng)控(kòng)DCS控製(zhì)頻(pín)率(shuài)輸(shū)入(rù)信(xìn)號，電(diàn)流(liú)反(fǎn)饋，頻率反饋(kuì)，電流(liú)表及頻(pín)率表(biǎo)顯(xiǎn)示正(zhèng)常，故(gù)障排除。如(rú)圖(tú)3所示

圖(tú)3  信(xìn)號隔(gé)離器(qì)應用(yòng)示(shì)意圖(tú)

  4：結束(shù)語(yǔ)

  在(zài)PLC/DCS控製(zhì)係統中(zhōng)加(jiā)入(rù)信(xìn)號隔離器(qì)的連接(jiē)方式，解(jiě)決了(liǎo)控製係統中的幹(gān)擾問題，目前在(zài)冶煉(liàn)，水處(chǔ)理，化工(gōng)，火電(diàn)，工業(yè)自動化(huà)等多個行業(yè)已(yǐ)經(jīng)批(pī)量應(yīng)用(yòng) ，對提(tí)高(gāo)PLC/DCS控製(zhì)係(xì)統(tǒng)測(cè)量信號(hào)的精(jīng)度和(hé)係統(tǒng)的安全穩定(dìng)，可靠運行(háng)提供(gōng)了保障。

  參(cān)考(kǎo)文(wén)獻(xiàn)

  [1] 企業微電網設(shè)計與(yǔ)應用(yòng)手(shǒu)冊.2020.6.

  [2] 張(zhāng)騰.變(biàn)頻器(qì)對PLC幹擾常見(jiàn)故(gù)障(zhàng)的分析(xī)與處(chǔ)理[J].電子(zǐ)測(cè)試,2019(13):120-121.

  [3] 張夢.基於係統幹擾談信(xìn)號隔(gé)離(lí)器在工(gōng)業(yè)現場的(dí)應用(yòng)[J].世(shì)界儀(yí)表與(yǔ)自(zì)動(dòng)化(huà),2008,12(11):60-62.