1771-RT44變A壓B器IC693APU300

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3 工程實施中主要抗干擾措施

為了*保*系統在工業電磁環境中免受或減少內外電磁干擾，必須從設計階段開始便采取三個方面抑制措施：抑制干擾源；切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑；提高裝置和系統的抗干擾能力。這三點就是抑制電磁干擾的基本原則。

控制系統的抗干擾是一個系統工程，要求制造單位設計生產出具有較強抗干擾能力的產品，且有賴于使用部門在工程設計、安裝施工和運行維護中予以全面考慮，并結合具有情況進行綜合設計，才能*保*系統的電磁兼容性和運行可靠性。主要考慮來自系統外部的幾種如果抑制措施。主要內容包括：對系統及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進行加裝隔離器，特別是原理動力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導電磁干擾；正確設計接地點和接地裝置，完善接地系統。另外還必須利用軟件手段，進一步提高系統的安全可靠性。

3.1 采用性能優良的電源，抑制電網引入的干擾

在控制系統中，電源占有極重要的地位。電網干擾串入控制系統主要通過PLC系統的供電電源（如CPU 電源、I/O 電源等）、變送器供電電源和與PLC系統具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。現在，對于 PLC 系統供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對于變送器供電的電源和 PLC 系統有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數大，抑制干擾能力差，經電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號儀表供電應選擇分布電容小、抑制帶（如：使用北京平和公司隔離配電器），可以減少 PLC 系統的干擾。此外，位*保*電網饋點不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS 還具有較強的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統的理想電源。

3.2 電纜敷設

為了減少動力電纜輻射電磁干擾，尤其是變頻裝置饋電電纜。筆者在某工程中，采用了銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，從而降低了動力線生產的電磁干擾，該工程投產后取得了滿意的效果。不同類型的信號及控制電纜分別由不同電纜傳輸，信號電纜應按傳輸信號種類與動力電纜分層敖設，嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠近平行敖設，以減少電磁干擾。另外對于信號電纜及控制電纜應采用屏蔽電纜

3.3 硬件濾波及軟件抗干擾措施

信號在接入計算機前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。由于電磁干擾的復雜性，要根本消除迎接干擾影響是不可能的，因此在PLC 控制系統的軟件設計和組態時，還應在軟件方面進行抗干擾處理，進一步提高系統的可靠性。常用的一些措施：數字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點電位，并采用動態零點，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術，設計相應的軟件標志位；采用間接跳轉，設置軟件陷阱等提高軟件結構可靠性。

4 正確選擇接地點，完善接地系統

發電廠控制系統的接地對控制系統抗干擾尤為重要，接地方式的好壞將直接影響控制系統的性能。接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統是控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。系統接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。

4.1 PLC 控制系統接地：

PLC 控制系統它屬高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號交換頻率一般都低于 1MHz，所以 PLC 控制系統接地線采用一點接地和串聯一點接地方式。集中布置的 PLC 系統適于并聯一點接地方式，各裝置的柜體中心接地點以單獨的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應采用串聯一點接地方式。

用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點，然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于 22mm2 的銅導線，總母線使用截面大于 60mm2 的銅排。接地極的接地電阻小于 2?，接地極*好埋在距建筑物 10 ~ 15m 遠處，且 PLC 系統接地點必須與強電設備接地點相距 10m 以上。信號源接地時，屏蔽層應在信號側接地；不接地時，應在PLC側接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應相互連接好，并經絕緣處理。選擇適當的接地處單點接點。在 PLC 控制系統中，具有多種形式的“地”，主要有：

信號地：是輸入端信號元件－傳感器的地

交流地：交流供電電源地 N 線，通常是產生主要噪聲的地方

屏蔽地：一般為防止靜電、磁場感應而設置的外殼或金屬絲網，通過專門的銅導線將其與地相連。

保護地：一般將機器設備外殼或設備內獨立器件的外殼接地，用以保護人身安全和防護設備漏電。

以上幾種情況現場沒有解決好可以選適合自己使用的隔離器產品解決共地干擾問題。

4.2 DCS 系統的接地

        計算機控制系統中的“地”有兩類。其一是設備的外殼及屏蔽層，通常與大地相連。接地的目的一是避免機殼帶電而影響人員及設備的安全，二是保持機殼及屏蔽層與大地等電位，起到屏蔽外部電磁場干擾的作用。另一類是電源或信號的參考地位。在微機控制系統中，即有模擬量信號，又有數字量信號，還有電源（直流）電壓的地端。這些信號的地*終就是直流電源的地。為防止公共阻抗產生的干擾，采用“匯流條分別走線”進行處理，即在電路中把模擬地與數字地分開，采用匯流條分別走線，*終在一點把兩個地接在一起。信號的屏蔽層采用單點接地原則，可以防止不同接地點之間的電位差（Ucm）通過屏蔽層形成電流回路，產生干擾。

不同型式的 DCS 系統對接地要求不同，但歸根結底是滿足“一點接地”的要求。整個接地系統*終只有一點接到接地網上，并滿足接地電阻的要求。DCS 系統的接地要求應該是確定的、完整周全的，不能為迎合用戶的不同要求而改變。

電廠環境下，要求 DCS 有較強的抗干擾能力，用戶希望接地方式及接地電阻的要求寬松一些。 但只有嚴格按廠家要求實施系統接地，才可*保*系統穩定運行，也方便在某些故障情況下盡早排除不良接地因素。

下面以XX電廠控制系統（Symphony）接地特點為例進行分析：

本工程不設置單獨的 DCS 接地系統，Symphony 系統的過程控制柜之間通過接地電纜串聯，*終點由電源機柜處單點接到電氣接地網，接地點半徑 5 米內無大電流、電壓啟停設備的接地點，要求整個接地線纜至接地點的電阻小于 5Ω。從電源至分配盤及從分配盤至模件柜的供電電纜應使用3芯電纜，分別作為火線、中線和地線，中線與地線在電源出口處短接，并將此短接點使用扁平接地銅纜連接到*近的可靠的建筑接地系統上（見注 2），除此以外中線和地線在其他任何地方都不應再短接。使用雙路電源時，兩個電源*好在同一點接地。控制機柜接地見下圖：

 

4.2.1 Symphony 系統中，無論是單元機組的環路設備還是公用系統環路設備，其接地均較為簡單。即使其物理位置分散，也不需要單獨的接地網。Symphony 系統的接地系統包括兩部分：一路為交流地（安全地）系統，它為故障和高頻噪聲提供了一個低阻抗的排泄通道，并使設備外殼保持與地等電位，*保*人員不受電器傷害。一路為直流地（信號地）系統，它為數字式過程控制系統建立一個零參考電位，同時能有效消除高頻噪聲。

4.2.2 接地極使用廠內的地網地極，它是與大地良好接觸的導體，通常使用埋入地下的—根或一組 銅棒。SYMPHONY 系統要求接地極的電阻小于 5 歐姆。接地極距建筑物及接地極之間的距離應不小于接地極的長度；與建筑地極或其他地極要大于 5 米；距離避雷針地極、大型電力設備的地極，大型開關設備、旋轉機械或其它干擾源應大于 10 米。地極上不能連接其它設備。在嚴寒地區，接地極必須延伸到凍土層以下。

4.2.3 連接控制系統與接地極的接地導體使用多芯絕緣銅導線，在 150 米電氣距離內，接地線的截面參見相關要求。用戶應根據現場的具體情況決定。

4.2.4 接地導線與地極不要使用螺栓連接，應該采用焊接方式。以避免振動、腐蝕、金屬熱脹冷縮等造成接觸不良。Symphony 系統內各機柜柜體應與金屬安裝底座有可靠的電氣連接（可采用焊接法安裝機柜或螺栓連接輔以點焊），金屬安裝底座必須與整個建筑的接地系統有可靠的連接。

4.2.5 SYMPHONY 系統要求采用獨立的 220VAC 供電電源。即當采用廠用電源或保安電源供電時，用戶應加隔離變壓器。在分配盤的電源進線處，接地線與中性線須可靠短接，接地線與火線、中線同時布線接至 SYMPHONY 系統用電設備的接線端子。

4.2.6 對于沒有電源輸入的設備，如 I／O 端子柜，應用采絕緣銅導線將機柜接地螺栓與其供源 的相鄰模件柜的接地螺栓相連。機柜安裝底座應與機柜等電位。

4.2.7 交／直流接地可共用一個接地極，當采用二個接地極時，其間的電阻應小于 l 歐姆。各控制柜的交流地、直流地分別以星形接地方式匯集，*后接入同一地網（本工程為全廠電氣接地網）。接地電阻要求小于5 歐姆。

4.2.8 在機柜底部有直流公共排以供連接直流接地，此直流公共排在機柜內與交流地和機柜是隔離的。以與直流接地極相連的接地排為中心，星型連接各個模件柜的直流公共排。各端子柜與其相應的模件柜也用星型接法連接。

4.2.9 在有遠程布置的機柜的系統中，遠程機柜可使用自己的接地極，但接地要求是一致的，該接地極應與 DCS 主接地極在同一個地網上。

4.2.10 統外部信號接線和屏蔽線與接地有關。屏蔽線應該只在單端接地，在機柜側接地時接至機柜兩側的屏蔽棒上，該屏蔽棒與交流安全地連接在一起。

5 總結

控制系統中的干擾是一個十分復雜的問題，因此抗干擾措施通過合理的設計或電路中加裝隔離器使之更有效地抑制干擾、抗干擾，對有些干擾情況還需做具體分析，采取對癥下藥的方法，才能夠使控制系統正常工作。

 

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