淺論黃磷裝置中DCS 系統(tǒng)常見電磁干擾及抑制方法

李 理

（云南化工設(shè)計院有限公司，昆明 650041）

1 DCS 系統(tǒng)發(fā)展

通常情況下，DCS 系統(tǒng)采用分層控制方式，不相同的層級之間有對應的通訊協(xié)議，最為底層儀表和執(zhí)行機構(gòu)，在現(xiàn)代社會把PLC、DCS 等系統(tǒng)有機融為一體每一個系統(tǒng)的通訊規(guī)則主要是按照我國相關(guān)規(guī)范和要求進行制定的。所謂DCS 控制系統(tǒng)是指分布式或者分散式控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)主要是通過利用微型處理器構(gòu)建而成的新型儀表控制系統(tǒng)，確保其具有實時顯示生產(chǎn)參數(shù)的功能，非常容易控制生產(chǎn)現(xiàn)狀。在進行DCS 控制系統(tǒng)設(shè)計的時候以顯示操作、分散控制功能以及綜合協(xié)調(diào)等為主，并且在此前提下建立多層次的儀表控制。此外DCS 控制系統(tǒng)具有分散性和集中管理性的原則，并且利用分級多層次的設(shè)計模式實現(xiàn)合作。

2 DCS 系統(tǒng)的電磁干擾

在應用DCS 系統(tǒng)當中，從具體的運行情況可以發(fā)現(xiàn)這一系統(tǒng)的電磁干擾源主要分為內(nèi)部干擾和外部干擾兩個組成部分，下面對具體的情況進行分析。

2.1 輻射造成的干擾問題

對于電氣設(shè)備和電力網(wǎng)絡(luò)，兩者間有暫態(tài)問題出現(xiàn)，無線電波、高頻率感應器加熱設(shè)備產(chǎn)生了電磁波，這樣就使得在電磁場的外部環(huán)境包圍狀況下電子設(shè)備產(chǎn)生了巨大的干擾阻力，即輻射干擾。與此同時在分布上輻射干擾隨機性比較大，第一，輻射能夠在電路上直接作用，進而影響DCS 系統(tǒng)內(nèi)部，造成干擾的產(chǎn)生；第二，輻射影響著通信網(wǎng)絡(luò)，促使感應機理遭受破壞，從而造成干擾產(chǎn)生。

2.2 接地系統(tǒng)混亂造成的干擾問題

為了保障DCS 系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運行，接地是基礎(chǔ)，一個好的接地方法能夠有效抑制電磁干擾，然而不正確的接地方法就會對電磁造成很強的干擾，還會對DCS 系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行造成破壞。所以做好接地工作非常重要，DCS 系統(tǒng)在接地時主要包括安全、交流以及信號接地，倘若接地系數(shù)正確可靠，供電或控制設(shè)備在出現(xiàn)故障就會將較大的電流快速的傳遞到大地中，還起著有效的屏蔽效果。可是要是接地發(fā)生混亂狀況就會導致不同接地電位分布不同，引起接地環(huán)路電流的發(fā)生，從而極大程度影響DCS 系統(tǒng)運行的可靠和穩(wěn)定性能。

2.3 電源內(nèi)部原因造成的干擾問題

針對DCS 系統(tǒng)倘若電源濾波使用功能的效果不佳，系統(tǒng)內(nèi)的電壓變化曲線就會很大，就會造成DCS 系統(tǒng)發(fā)生故障，這種情況是非常多的，在調(diào)試過程中時常遇到。如果DCS 電源的使用性能比較好，這種問題就會得到有效解決。通常情況下DCS系統(tǒng)使用的電源是來自電網(wǎng)，可是受到電網(wǎng)分布的范圍比較大，較大的電力設(shè)備的開啟停機、電網(wǎng)短路故障發(fā)生時受到暫態(tài)等因素的影響和沖擊，從而十分容易遭受空間電磁的干擾，導致線路內(nèi)部由感應電壓和電流出現(xiàn)，促使DCS 系統(tǒng)受到干擾，因此在DCS 系統(tǒng)內(nèi)部需要使用隔離電源。

2.4 引入信號線導致的干擾問題

在傳輸信號環(huán)節(jié)由于要使用各種類型的信號傳輸線路與DCS系統(tǒng)相互連接，這樣在進行信號傳輸?shù)臅r候就會遭受一部分外部環(huán)境信號的干擾，一般信號傳輸線在空間電磁輻射的重要作用下，外部干擾是非常重要的部分。但是信號遭受干擾會導致輸入和輸出信號的端口不能夠正常穩(wěn)定的運行和工作，就導致事物測量的精度有很大程度的降低，在必要條件下會造成元件壽命的減小。此外要是系統(tǒng)的隔離能力比較低，一樣會導致信號與信號之間相互作用，供電系統(tǒng)總線回路發(fā)生死機故障。最后在DCS 系統(tǒng)中使用信號線有干擾出現(xiàn)也會損壞許多I/O 模塊，促使系統(tǒng)無法正常的運行。所以要加強這一方面的重視。

3 黃磷裝置中常見抑制電磁干擾的主要抑制方法和措施

對于黃磷裝置DCS 系統(tǒng)出現(xiàn)電磁干擾的因素有很多，比如：黃磷爐的磷爐變壓器周圍在正常生產(chǎn)工況下也存在較大的強磁場環(huán)境，針對電磁場的不同頻率，就有可能影響到空間輻射；當爐況不穩(wěn)定時或投料出料階段，電極操作平臺周圍的感應磁場極大，會將附件的金屬管道磁化，甚至產(chǎn)生電渦流將金屬部件燒紅；尾氣水環(huán)真空泵等大功率電機附件也對周邊空間產(chǎn)生電磁干擾。它們都會破壞系統(tǒng)的正常工作，因此在設(shè)計系統(tǒng)和調(diào)試時，都必須采取一定的方法來抑制這些干擾，保障被控系統(tǒng)能正常運行。

為實現(xiàn)這個目的，就要針對以上的干擾問題，提出相應的抑制具體措施。工程上采取了從現(xiàn)場端到系統(tǒng)端層層遞進的保護措施。

首先，在設(shè)計階段就考慮將DCS 控制室設(shè)置在距離磷爐操作平臺和磷爐變壓器等設(shè)備相對較遠的位置，電線電纜橋架也盡量避免貼近磷爐敷設(shè)，從空間上拉遠DCS 系統(tǒng)及附屬設(shè)施與強電磁場的距離。同時在DCS 控制室的土建工程中設(shè)有金屬屏蔽網(wǎng)墻、屏蔽門窗等局部電磁屏蔽措施，從而有效防止外部輻射干擾。

其次，所有從現(xiàn)場或配電室引入的信號電纜均使用計算機專用的屏蔽雙絞線，并且使用安全、可靠的屏蔽和接地方式將信號線與DCS 系統(tǒng)有效連接，在DCS 系統(tǒng)I/O 卡件的入口側(cè)均設(shè)置有信號隔離器及開關(guān)繼電器。對于供電線路，根據(jù)規(guī)范要求采用不間斷供電電源的供電結(jié)構(gòu)，除能可靠保障DCS 系統(tǒng)用電的同時，UPS 中的低通濾波器就能夠過濾高頻率的干擾信號。

再次，儀表接地系統(tǒng)通過工作、屏蔽、保護匯線排分別匯總后接入電氣接地網(wǎng)，在保證最小接地電阻要求的基礎(chǔ)上實現(xiàn)全廠等電位連接。此外要科學有效的接地電纜屏蔽層的兩個端點，這就可以形成地環(huán)路，但是如果采用這種方法進行電流傳遞，會造成信號增強，接地可靠性能受到一定程度的干擾。

總之，針對系統(tǒng)設(shè)計布局的各個環(huán)節(jié)都采取了必要的防干擾措施，在裝置的時間運行中保證了控制系統(tǒng)能確保的正常運行。

4 結(jié)束語

綜上所述，DCS 系統(tǒng)運行直接受到DCS 電磁干擾的影響，所以必須加強這一方面的重視，采取一系列有效的抑制方法和措施，采取的這些方法和措施一定要有針對性，確保屏蔽效果好，或者避免干擾信號竄入進來，從而保障整個DCS 系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。