安科瑞 陳(chén)聰

摘(zhāi)要：PLC/DCS控製係統(tǒng)在(zài)實(shí)際運行過程中經(jīng)常會出現幹擾(rǎo)問題(tí)，造成(chéng)現場儀(yí)器(qì)出現故(gù)障，模擬量(liáng)顯(xiǎn)示(shì)異常及(jí)數(shù)據不穩定(dìng)等現(xiàn)象(xiàng)。信(xìn)號隔離器(qì)能壓(yā)製外界(jiè)幹擾(rǎo)，同(tóng)時對下級(jí)設備具(jù)有限壓，限流的功能，從(cóng)而實現對(duì)設備(bèi)的(dí)防(fáng)護(hù)。

關鍵(jiàn)詞：信(xìn)號隔(gé)離(lí)器(qì)；PLC/DCS；變頻(pín)器(qì)；幹擾(rǎo)

0：概(gài)述

隨著(zhuó)工(gōng)業(yè)自動(dòng)化(huà)程度的不斷(duàn)提(tí)高，變(biàn)頻(pín)器(qì)也(yě)得(dé)到了非常廣(guǎng)泛的應用(yòng)。作為(wéi)電(diàn)力電(diàn)子器件，變頻器中(zhōng)要進(jìn)行大功(gōng)率二(èr)極(jí)管整(zhěng)流，大(dà)功率晶體管變壓(yā)，在(zài)輸入(rù)輸(shū)出(chū)回(huí)路(lù)產(chǎn)生電流高(gāo)次諧波，幹擾供電(diàn)係統，負(fù)載(zǎi)以及附(fù)近其它電氣設備(bèi)。在實際使(shǐ)用(yòng)過(guò)程中，經(jīng)常(cháng)遇到(dào)變頻器(qì)諧波幹(gān)擾問(wèn)題(tí)。

工(gōng)業現場PLC/DCS控製(zhì)係統中，常常會出(chū)現測(cè)量信號不穩(wěn)定現象(xiàng)，一種(zhǒng)是(shì)由電磁幹擾導(dǎo)致，另一(yī)種是(shì)高頻信號(hào)滲入，如電(diàn)流信(xìn)號輸出(chū)控(kòng)製(zhì)變(biàn)頻(pín)器，變(biàn)頻器(qì)高頻幹擾滲(shèn)入信(xìn)號中，這(zhè)樣的幹擾信號(hào)使得變(biàn)頻(pín)器(qì)和(hé)閥門(mén)工作不(bù)穩定，在兩個設備信(xìn)號(hào)連(lián)接(jiē)之間(jiān)加(jiā)裝信(xìn)號隔離(lí)器(qì)，是(shì)合理解決電(diàn)磁幹擾及高(gāo)頻信號滲(shèn)入影(yǐng)響的(dí)方(fāng)法(fǎ)之一(yī)。

1：PLC/DCS控製係統(tǒng)中的幹擾(rǎo)

PLC/DCS控(kòng)製係統(tǒng)中(zhōng)主(zhǔ)要幹擾源有(yǒu):空間(jiān)的(dí)輻(fú)射幹擾，信號綫引入(rù)的(dí)幹(gān)擾，接(jiē)地係(xì)統(tǒng)混(hùn)亂時的幹(gān)擾(rǎo)，PLC/DCS係統(tǒng)內部的(dí)幹擾，其中電源的(dí)幹擾和(hé)信號(hào)綫(xiàn)引(yǐn)入的(dí)幹(gān)擾，通(tōng)常(cháng)稱為傳(chuán)導幹(gān)擾(rǎo)，這(zhè)種傳導幹擾(rǎo)在(zài)工(gōng)業現(xiàn)場(cháng)較常見也較嚴(yán)重。

1.1 PLC/DCS控(kòng)製(zhì)係(xì)統幹擾類型及現象(xiàng)

PLC/DCS控製係統中幹(gān)擾(rǎo)的類型通(tōng)常(cháng)按幹擾模(mó)式(shì)不同(tóng)劃分，分為共(gòng)模(mó)幹(gān)擾(rǎo)和(hé)差模幹擾。共(gòng)模幹(gān)擾(rǎo)是(shì)信(xìn)號對地的(dí)電位(wèi)差，主要(yào)由電(diàn)網串(chuàn)入，地電位差(chà)及(jí)空間電磁(cí)輻射(shè)在信(xìn)號綫(xiàn)上感(gǎn)應的共態(tài)（同(tóng)方向）電(diàn)壓疊(dié)加(jiā)所形成。差(chà)模幹擾是(shì)指(zhǐ)作用於(yú)信號兩極間(jiān)的(dí)幹擾(rǎo)電壓，主要是由空(kōng)間(jiān)電磁場在信(xìn)號間(jiān)耦合感應及由(yóu)不平(píng)衡電路轉換共(gòng)模(mó)幹擾所(suǒ)形(xíng)成的(dí)電壓(yā)，這種(zhǒng)電(diàn)壓疊加在(zài)信(xìn)號(hào)上，會直接影響(xiǎng)測(cè)量和控製精(jīng)度。

1.2 PLC/DCS控(kòng)製(zhì)係(xì)統幹擾(rǎo)問題解(jiě)決方(fāng)向

1) 切(qiē)斷(duàn)或(huò)衰減電磁幹擾(rǎo)的傳播(bō)途徑

2) 提(tí)高裝置和係(xì)統的(dí)抗(kàng)幹擾的能(néng)力(lì)

2: 信(xìn)號(hào)隔(gé)離器在(zài)PLC/DCS控製係(xì)統中的作(zuò)用(yòng)

實(shí)際應用(yòng)中(zhōng)，控製係統(tǒng)中(zhōng)的信號(hào)幹(gān)擾問題(tí)有時會(huì)非常嚴(yán)重，有(yǒu)些(xiē)時候即使信(xìn)號電(diàn)纜采(cǎi)用(yòng)屏(píng)蔽(bì)綫也不能(néng)*減少這些(xiē)幹擾(rǎo)，例如(rú)由(yóu)於接地(dì)點不(bù)同引起的接(jiē)地環流幹(gān)擾。而采(cǎi)用信(xìn)號隔(gé)離(lí)器的接綫方(fāng)式切(qiē)斷(duàn)了傳(chuán)導幹(gān)擾(rǎo)的(dí)傳(chuán)播(bō)途(tú)徑，減小設備(bèi)直(zhí)接(jiē)連(lián)接的(dí)接地(dì)環路(lù)帶來(lái)的(dí)信(xìn)號失真，可(kě)以(yǐ)合(hé)理地(dì)提高在PLC/DCS控(kòng)製(zhì)係統(tǒng)中模(mó)擬量控製(zhì)模(mó)塊每一路(lù)信號供電(diàn)電(diàn)源安(ān)全性，穩(wěn)定性(xìng)和相對獨(dú)立性，這樣便可以降(jiàng)低因為(wéi)雷擊(jī)過(guò)電(diàn)壓(yā)等原(yuán)因(yīn)可能會(huì)造成的模(mó)板擊穿(chuān)或燒(shāo)毀概率，提高(gāo)了控(kòng)製模(mó)塊的測(cè)量精度(dù)和4-20MA 模擬量信號抗(kàng)工頻(pín)電磁幹擾(rǎo)的能(néng)力(lì)，保證了控(kòng)製係統的安全穩(wěn)定(dìng)運(yùn)行。 

3： BM100信號隔(gé)離器(qì)

BM100係(xì)列信號隔(gé)離(lí)器在(zài)工業(yè)生產中(zhōng)為增加儀(yí)表負載(zǎi)能(néng)力並(bìng)保(bǎo)證(zhèng)連(lián)接同一信號的(dí)儀表之間(jiān)互(hù)不幹擾，提高(gāo)電氣(qì)安(ān)全(quán)性能(néng)。BM100信號隔(gé)離器(qì)將輸入(rù)的電壓(yā)，電流，電(diàn)阻或(huò)溫度(dù)等信(xìn)號進行(háng)采集，放大，運(yùn)算(suàn)，並進行(háng)抗(kàng)幹擾處理後(hòu)，再(zài)輸(shū)出隔離的(dí)電流和電(diàn)壓信(xìn)號(hào)，安全(quán)的輸送(sòng)給二次儀(yí)表(biǎo)或PLC/DCS使用(yòng)。

BM100係列信號隔(gé)離器外觀圖(tú)

3.1 技(jì)術參數

3.2 應(yīng)用實(shí)例

某(mǒu)銅鎳礦(kuàng)萬噸(dūn)鎳(niè)冶(yě)煉技(jì)改(gǎi)擴建工程中，減(jiǎn)弱(ruò)循(xún)環水泵房，變(biàn)頻器控(kòng)製水(shuǐ)泵用(yòng)的(dí)是(shì)一(yī)台變(biàn)頻器控製(zhì)兩台(tái)水(shuǐ)泵的控製(zhì)原(yuán)理(lǐ)，該(gāi)變頻(pín)器控(kòng)製設(shè)置為(wéi)三地控製，分別(bié)為：就地現(xiàn)場(cháng)控(kòng)製(zhì)箱控製(zhì)，集中(zhōng)變頻器(qì)櫃控製(zhì)及(jí)遠(yuǎn)程(chéng)中(zhōng)控室(shì)DCS控(kòng)製(zhì)。三地(dì)都能實現(xiàn)兩台水泵的(dí)啟停控製(zhì)，但(dàn)是變頻器(qì)的電(diàn)流(liú)顯示(shì)及(jí)頻率顯示都無法工作正(zhèng)常，遠(yuǎn)程中(zhōng)控(kòng)室(shì)的(dí)水泵電流與頻率(shuài)反(fǎn)饋也(yě)就(jiù)無(wú)法工作(zuò)。遠(yuǎn)程中(zhōng)控DCS控製水(shuǐ)泵(bèng)的頻(pín)率給定與(yǔ)實(shí)際(jì)值也存在(zài)偏差，有(yǒu)時(shí)工作不能正常給定。起(qǐ)初(chū)懷(huái)疑(yí)電(diàn)流表，頻(pín)率(shuài)表，信號綫(xiàn)及(jí)流體(tǐ)介(jiè)質(zhì)有問(wèn)題(tí)，更換(huàn)了所(suǒ)有這些儀表，信號電(diàn)纜(lǎn)，並把動(dòng)力(lì)綫與信號控製電纜(lǎn)分(fēn)開(kāi)走電纜橋架，故(gù)障依然(rán)存在。原因是(shì)變(biàn)頻器的高次諧(xié)波(bō)電流通(tōng)過輸出(chū)電纜向外輻(fú)射，傳遞(dì)到信號電纜，引(yǐn)起(qǐ)幹擾。如(rú)圖2所示。

圖(tú)2

解決(jué)辦(bàn)法(fǎ)：將變(biàn)頻器中電流反(fǎn)饋(kuì)信號及頻(pín)率(shuài)反(fǎn)饋信號分別(bié)輸(shū)入給(gěi)信(xìn)號隔(gé)離器，再把隔離輸出(chū)信(xìn)號分別(bié)輸送(sòng)給電(diàn)流(liú)表，頻(pín)率(shuài)表(biǎo)及遠(yuǎn)程DCS控製室電(diàn)流(liú)與(yǔ)頻(pín)率反饋。遠(yuǎn)程(chéng)中控室頻率(shuài)，給定信號也(yě)進入信號(hào)隔離(lí)器然後(hòu)接至(zhì)變頻器(qì)。遠程中控DCS控製(zhì)頻(pín)率(shuài)輸入(rù)信號(hào)，電(diàn)流反(fǎn)饋(kuì)，頻率(shuài)反(fǎn)饋，電(diàn)流表(biǎo)及頻率表顯示正(zhèng)常，故(gù)障(zhàng)排除(chú)。如(rú)圖3所示

圖3  信(xìn)號隔離(lí)器應用示(shì)意(yì)圖

4：結束(shù)語(yǔ)

在(zài)PLC/DCS控(kòng)製係統中(zhōng)加(jiā)入信(xìn)號隔離器的(dí)連接(jiē)方(fāng)式，合理(lǐ)解(jiě)決(jué)了控製係統中的(dí)幹(gān)擾(rǎo)問題，目(mù)前在(zài)冶煉，水處理(lǐ)，化工，火(huǒ)電，工業(yè)自動(dòng)化等多(duō)個行業(yè)已(yǐ)經批(pī)量應(yīng)用 ，對提高(gāo)PLC/DCS控(kòng)製係(xì)統測量(liáng)信號(hào)的(dí)精(jīng)度和係(xì)統(tǒng)的(dí)安全穩定(dìng)，可(kě)靠(kào)運(yùn)行提供了(liǎo)保障(zhàng)。

參考(kǎo)文(wén)獻(xiàn)

[1] 企業微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與(yǔ)應用手(shǒu)冊.2020.6.

[2] 張(zhāng)騰.變(biàn)頻器(qì)對(duì)PLC幹(gān)擾常(cháng)見故(gù)障的(dí)分析與處理[J].電(diàn)子測(cè)試,2019(13):120-121.

[3] 張夢(mèng).基於(yú)係統幹(gān)擾(rǎo)談信號隔離(lí)器(qì)在工(gōng)業(yè)現場(cháng)的(dí)應用(yòng)[J].世(shì)界(jiè)儀表(biǎo)與自動(dòng)化,2008,12(11):60-62.