DCS系統信號干擾與接地問題探討

呼斯樂++韓曉磊++藺旭森++竇云朋

摘 要：隨著我國現代科學技術持續發展，市場的競爭力也更加激烈，大部分企業想要在激烈的市場競爭中站穩腳步，需要建設擴大企業優勢。而在企業進行生產時，需要使用多臺計算機對生產過程中各個環節進行管理，獲得相應數據以實現對生產體系的各個環節進行自動控制。基于這種要求，DCS控制系統受到了各個企業和專業工作人員的廣泛關注。DCS系統由于其優秀的處理機能受到了各大企業的青睞。但是在DCS系統進行實際運行工作中，依舊因為各種因素的影響，會存在一定的問題，導致DCS系統的控制潛力不能得到充分利用。該文對DCS系統使用過程中受到信號干擾的原因進行分析，重點對DCS系統的接地問題進行探討，希望提高DCS系統在使用中的工作效率。

關鍵詞：DCS系統 信號干擾 接地問題

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（a）-0044-02

1 干擾原因

在我國經濟快速建設的今天，對電力的需求也在與日俱增，對電站控制系統自動化水平的要求也在不斷提高，為了滿足自動化控制的要求，DCS系統已經廣泛運用于電廠自動化控制。DCS系統使用過程中合理、可靠是DCS系統的優點，而保證系統接地是DCS系統正常工作的重要基礎。DCS采取接地措施可有效防止系統受到干擾，所以保證DCS接地系統的可靠性決定了DCS系統抗干擾能力。

1.1 電阻耦合干擾

在工作過程中，由于許多工廠對于電線老化問題較為忽視。當多種信號線路一起進行信號傳輸時，會由于電線上的絕緣材料老化漏電而影響到其他傳輸信號，對其他傳輸信號有所干擾。除此之外，不僅信號線老化會對其他信號線產生影響，而一些大功率電路（例如：產熱電路）在使用中如果發生線路老化，也會對信號產生很大干擾。在一些執行設備中，在現場采用220 V供電時，如果在線路中發生短路問題，同樣會對傳輸信號有所影響。在對信號線進行接地使用時，如果接地位置不合理或者不正確，會由于電路兩端較大的電位差而產生一個電路環流，也會對信號傳輸發生干擾。

1.2 雷擊干擾

雷擊發生時由于其強大的能量會在受擊部分形成范圍較大的電磁干擾。雷擊對系統產生影響的方式一般有兩種：一種是雷擊有可能會對建設在外部的信號線造成影響，從而引起信號干擾；另一種是在雷擊信號電纜附近發生，通過分布電容和電感設備傳送到信號線，從而對信號線產生一個瞬時并且能量極高的電磁脈沖干擾，嚴重時有可能會損壞設備，對工作人員安全產生影響。雷擊干擾時對一種常見的干擾方式，針對雷擊干擾可以采用安裝金屬電纜管或者槽鋪信號線，保證金屬槽或電纜管有良好的接地情況，從而防止雷擊對信號線產生影響。對于架空信號線來說，需要在外部電路上加裝避雷器，同時在控制系統電腦端使用防雷信號，從而保證設備的安全運行。

1.3 DCS供電線路干擾

由于電廠中的大型設備啟動關閉較為頻繁，對大型元件的開關操作也很頻繁，在這些大型電機設備開關時會產生瞬時的大型交變磁場。交變磁場會在信號線上發生耦合，從而對系統產生干擾，而這些交變磁場也會對電源線產生高頻干擾，信號程度如果超過規定范圍也會對系統產生影響。為了保證在大型電機進行開關時對系統進行保護，可以采用在電路中加入變壓器，保證在開關電機時不會因為電壓變化過大而產生交變磁場。

2 抑制干擾方式

（1）保證信號線正常使用。在信號線的使用過程中，避免多條信號線糾纏在一起，同時定期對信號線進行檢查，對有絕緣膠體有破損的信號線進行修復和更換，以保證信號線的正常使用，避免發生漏電而對傳輸信號產生干擾。

（2）將電纜分層敷設。將傳遞不同信號的電纜隔離開來，采用分層鋪設的方式對電纜進行一定的調控，從而保證電纜之間不會相互作用。對于傳遞相同信號的電纜來說，也應當盡可能避免線路密集的糾纏，由于計算機端口在對信號進行處理時對信號可以進行一定程度的精密分析，所以如果有較為類似的信號互相發生信號干擾時，會對計算機的判斷產生影響，從而導致計算機工作過程中出現分析錯誤。

（3）電氣隔離。在設備運行過程中，可以采用電纜隔離的方式將信號進行隔離，從而保證信號之間不會產生相互影響。但隔離方式不僅可以將傳輸信號線進行隔離，還可以在電腦端將信號進行分類隔離，采用這種隔離方式可以很大程度上減小共模干擾對計算機造成的危害。還可以采用隔離放大器將信號的輸入端與計算機完全隔離，采用這種方式可以對阻斷干擾信號之間形成回路，抑制干擾的危害，保證系統的正常運行。

（4）供電系統的隔離。由于電廠中常常會對大功率電機進行開關，開關過程中會產生高頻信號，為了防止高頻電磁對系統產生干擾，可以通過在供電線路上安裝變壓器，可以對大功率電機開關所產生的高頻電磁進行約束，避免對系統產生影響。

3 DCS接地原則

根據技術方面的有關規定，計算機或DCS系統信號電纜在安裝過程中必須接地使用，禁止浮空安裝，其接地方式必須符合各項規定。當信號源處于浮空狀態時，計算機端的屏蔽層必須接地使用；當信號源處于接地狀態時，信號源端的屏蔽層應當接地使用；當屏蔽電纜需要經過接線盒分斷合并時，應當將接線盒兩端的屏蔽層電纜在接線盒內進行連接。

在對DCS系統的電纜進行選擇和安裝時，必須嚴格按照相關規定進行。對屏蔽電纜屏蔽層的接地方式應當按照以上規定。同時為了提高DCS系統的穩定性，可以選用阻燃型和絞銅網對計算機電纜實施安裝。

4 DCS電源接地規范

在對電源進行供電時，由于在電源系統中已經安裝了地線和電氣線，所以可以采用浮空方式進行供電。

（1）在電源控制系統中，需要對電源采用單獨的配電箱，從而保證電源系統的配電不會受到信號影響。在安裝配電箱時，需要安裝在控制室的進線位置，保證線路良好接地，保證配電箱的正常運行

（2）對于配有UPS的電源系統。由于UPS交流輸入端、輸出端已經與地線連接完成，并通過外殼保證接地，所以在配線時只需要注意UPS系統中的線路與地線正常連接，并且外殼與地面接觸。同時對于無電氣地來說，需要在交流電源進線位置就近接地，不能將信號引到DCS系統中；在UPS投入使用時，需要保證相線和零線與控制站和操作站的開關進行連接，注意不能將UPS的外殼與控制站的外殼接觸。

（3）對于不配備UPS系統的電源，只需要將電源中相線與零線引出，與控制站或操作站的開關連接即可。

5 結語

DCS系統對于現代各個企業和工廠來說有著十分重要的作用，為了保證其使用，DCS系統的接地工作需要專業人員引起高度重視。接地工作作為DCS系統安全使用的關鍵和核心，需要在安裝和設置過程中引起高度重視，才能保證接地工作的順利進行，從而保證DCS系統在運行過程中安全可靠，充分發揮其對工業生產的管理作用。由于DCS系統對工廠生產中的安全性和有效性有著十分重要的作用，所以保證DCS系統的正常運行是一項重要的工作。該文就DCS系統的抗干擾方式和接地方式進行了淺顯探討，這兩方面是DCS系統正常運行的基礎和前提，只有把這兩方面的工作做到位，才能對DCS運行過程中出現的問題進行有條不紊的監控和解決，從而保證工業生產的高效性和持續性。

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