安科瑞 鮑(bào)靜君(jūn)

摘要(yào)：PLC/DCS控製(zhì)係統在實(shí)際運(yùn)行過程(chéng)中(zhōng)經常會(huì)出(chū)現幹擾(rǎo)問題(tí)，造成現場儀器出現故障
，模(mó)擬量顯(xiǎn)示異(yì)常(cháng)及(jí)數據(jù)不(bù)穩(wěn)定等現象(xiàng)。信(xìn)號(hào)隔離(lí)器能抑(yì)製(zhì)外(wài)界(jiè)幹擾(rǎo)，同(tóng)時對下級設(shè)備具(jù)有限壓(yā)
，限流的(dí)功能(néng)，從而實現對(duì)設備(bèi)的防護(hù)。

關鍵詞：信號隔離器；PLC/DCS；變(biàn)頻器；幹(gān)擾(rǎo)

0：概(gài)述

隨著工(gōng)業自動化程(chéng)度(dù)的不斷提高(gāo)，變(biàn)頻(pín)器也(yě)得到了非常(cháng)廣泛的應用(yòng)。作為電力電子(zǐ)器(qì)件(jiàn)，變(biàn)頻(pín)器(qì)中(zhōng)要進(jìn)行大(dà)功率(shuài)二極管(guǎn)整(zhěng)流，大功(gōng)率(shuài)晶(jīng)體(tǐ)管變壓(yā)，在(zài)輸入輸出(chū)回(huí)路產生(shēng)電(diàn)流高(gāo)次諧(xié)波，幹擾供(gōng)電(diàn)係統
，負載(zǎi)以(yǐ)及(jí)附(fù)近(jìn)其(qí)它(tā)電氣設(shè)備(bèi)。在(zài)實際使(shǐ)用過程(chéng)中，經常(cháng)遇到變頻器(qì)諧波幹擾(rǎo)問題。

工業現場PLC/DCS控(kòng)製係統(tǒng)中(zhōng)，常常會(huì)出現(xiàn)測(cè)量信(xìn)號不(bù)穩定現(xiàn)象(xiàng)，一(yī)種是由(yóu)電磁(cí)幹擾(rǎo)導致，另一種是高頻(pín)信號滲入，如(rú)電(diàn)流信號輸出控製變(biàn)頻器，變頻(pín)器(qì)高(gāo)頻幹(gān)擾(rǎo)滲(shèn)入(rù)信號(hào)中(zhōng)，這(zhè)樣的幹(gān)擾(rǎo)信(xìn)號使得變(biàn)頻器和閥門(mén)工作(zuò)不穩(wěn)定(dìng)，在兩(liǎng)個(gè)設(shè)備(bèi)信號(hào)連(lián)接(jiē)之間加(jiā)裝信號(hào)隔離(lí)器，是(shì)解(jiě)決(jué)電(diàn)磁幹擾(rǎo)及(jí)高頻信(xìn)號(hào)滲入影響的方法之一。

1：PLC/DCS控(kòng)製(zhì)係(xì)統中(zhōng)的幹擾

PLC/DCS控(kòng)製(zhì)係統中主(zhǔ)要幹擾(rǎo)源(yuán)有:空間(jiān)的輻(fú)射(shè)幹擾
，信號綫引(yǐn)入(rù)的幹擾(rǎo)
，接(jiē)地(dì)係(xì)統混亂(luàn)時的(dí)幹擾
，PLC/DCS係統(tǒng)內部的幹擾，其中電(diàn)源(yuán)的(dí)幹擾(rǎo)和(hé)信(xìn)號綫引入的(dí)幹擾(rǎo)，通(tōng)常(cháng)稱(chēng)為(wéi)傳導幹(gān)擾，這(zhè)種(zhǒng)傳導(dǎo)幹(gān)擾在(zài)工(gōng)業現(xiàn)場較常(cháng)見也(yě)較嚴重(zhòng)。

1.1 PLC/DCS控製係統(tǒng)幹擾類型(xíng)及(jí)現(xiàn)象

PLC/DCS控製係統中幹(gān)擾(rǎo)的(dí)類型(xíng)通(tōng)常按幹擾模(mó)式(shì)不同(tóng)劃分，分為共模(mó)幹擾(rǎo)和差模幹(gān)擾(rǎo)。共模幹(gān)擾是(shì)信號(hào)對地(dì)的(dí)電位差，主(zhǔ)要(yào)由電網(wǎng)串入
，地(dì)電位(wèi)差(chà)及(jí)空(kōng)間電磁輻射在信號綫(xiàn)上(shàng)感(gǎn)應(yīng)的共(gòng)態（同方(fāng)向(xiàng)）電壓疊(dié)加所形(xíng)成。差(chà)模幹(gān)擾是(shì)指作用(yòng)於信(xìn)號(hào)兩極(jí)間的幹(gān)擾(rǎo)電(diàn)壓，主要是(shì)由(yóu)空(kōng)間電磁(cí)場(cháng)在信(xìn)號間(jiān)耦(ǒu)合(hé)感應及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模(mó)幹(gān)擾(rǎo)所形成的(dí)電壓(yā)，這種(zhǒng)電(diàn)壓(yā)疊加在信號上，會直(zhí)接(jiē)影(yǐng)響(xiǎng)測(cè)量和控製精(jīng)度(dù)。

1.2 PLC/DCS控(kòng)製係統(tǒng)幹擾(rǎo)問(wèn)題(tí)解(jiě)決(jué)方(fāng)向

1) 切斷或衰(shuāi)減電磁幹擾的傳播(bō)途(tú)徑

2) 提高(gāo)裝置和係統的抗幹(gān)擾能(néng)力(lì)

2: 信(xìn)號隔離(lí)器在(zài)PLC/DCS控製(zhì)係統(tǒng)中的(dí)作用

實際(jì)應用中，控製係統(tǒng)中(zhōng)的(dí)信號幹(gān)擾問(wèn)題有(yǒu)時會非常(cháng)嚴(yán)重，有些(xiē)時候即(jí)使(shǐ)信號電(diàn)纜(lǎn)采用(yòng)屏蔽(bì)綫(xiàn)也不(bù)能*消除這些幹擾(rǎo)，例如由(yóu)於(yú)接地(dì)點不(bù)同(tóng)引(yǐn)起(qǐ)的接(jiē)地環流幹擾(rǎo)。而采(cǎi)用信號(hào)隔(gé)離器的接綫方式(shì)切斷(duàn)了傳導幹擾(rǎo)的(dí)傳(chuán)播途(tú)徑，減小設(shè)備(bèi)直(zhí)接(jiē)連接(jiē)的接地(dì)環路(lù)帶(dài)來(lái)的(dí)信(xìn)號失真，可以(yǐ)提高(gāo)在PLC/DCS控製(zhì)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)模擬量(liáng)控(kòng)製(zhì)模塊每(měi)一路信(xìn)號供電電(diàn)源安(ān)全(quán)性
，穩定性(xìng)和相(xiāng)對(duì)獨立性(xìng)，這樣(yàng)便可以降(jiàng)低因(yīn)為雷(léi)擊(jī)過(guò)電壓等原(yuán)因可能(néng)會造(zào)成的模(mó)板(bǎn)擊(jī)穿(chuān)或燒毀(huǐ)概(gài)率，提高了控製(zhì)模塊的測(cè)量精度和4-20MA 模擬(nǐ)量(liáng)信號(hào)抗工(gōng)頻(pín)電(diàn)磁(cí)幹擾(rǎo)的能(néng)力，保證了控製係(xì)統的(dí)安(ān)全(quán)穩定運行。

3： BM100信(xìn)號(hào)隔(gé)離(lí)器

3.1 概述      

BM100係(xì)列信號隔(gé)離(lí)器(qì)在工(gōng)業(yè)生(shēng)產(chǎn)中(zhōng)為增加(jiā)儀表負(fù)載能(néng)力並保證連(lián)接(jiē)同一(yī)信號的儀表(biǎo)之間互不(bù)幹(gān)擾，提(tí)高(gāo)電(diàn)氣安全性能。BM100信號(hào)隔(gé)離(lí)器將輸入的(dí)電壓(yā)
，電流(liú)
，電阻(zǔ)或溫(wēn)度等信號進(jìn)行采集(jí)
，放(fàng)大(dà)
，運算
，並進行抗幹擾處理(lǐ)後，再輸(shū)出隔離(lí)的(dí)電流和電壓信號(hào)，安(ān)全的輸(shū)送給二(èr)次儀(yí)表或(huò)PLC/DCS使用。

3.2 技術參(cān)數(shù)

3.3 應(yīng)用實例(lì)

BM100信號隔(gé)離(lí)器(qì)在變(biàn)頻(pín)器(qì)諧(xié)波(bō)幹(gān)擾中的(dí)應用(yòng)

某銅(tóng)鎳礦萬(wàn)噸鎳(niè)冶(yě)煉(liàn)技改(gǎi)擴建(jiàn)工程中，軟(ruǎn)化(huà)循(xún)環水泵房(fáng)，變頻器(qì)控製水泵用的是一台變(biàn)頻(pín)器控(kòng)製兩(liǎng)台水泵的(dí)控製原(yuán)理(lǐ)，該變(biàn)頻器控(kòng)製設置為(wéi)三(sān)地(dì)控(kòng)製，分別(bié)為：就地現場控製箱控(kòng)製(zhì)
，集中變(biàn)頻(pín)器櫃控製(zhì)及遠程(chéng)中(zhōng)控(kòng)室DCS控製(zhì)。三地都能實(shí)現兩(liǎng)台(tái)水(shuǐ)泵(bèng)的(dí)啟(qǐ)停(tíng)控製，但(dàn)是變(biàn)頻器(qì)的電流顯示(shì)及頻率(shuài)顯(xiǎn)示(shì)都無(wú)法工作(zuò)正常(cháng)，遠(yuǎn)程(chéng)中(zhōng)控(kòng)室(shì)的水(shuǐ)泵電流與頻(pín)率反饋也就無法工作(zuò)。遠(yuǎn)程中控DCS控(kòng)製水泵的頻(pín)率給定與(yǔ)實際值(zhí)也(yě)存在偏差(chà)，有時(shí)工作不能(néng)正常(cháng)給定(dìng)。起初懷疑電流(liú)表
，頻(pín)率(shuài)表
，信號(hào)綫(xiàn)及流(liú)體介質有問題(tí)，更(gēng)換了所(suǒ)有這些(xiē)儀表(biǎo)
，信號(hào)電纜，並(bìng)把(bǎ)動力(lì)綫(xiàn)與(yǔ)信(xìn)號控(kòng)製電(diàn)纜分開走(zǒu)電(diàn)纜橋架(jià)，故(gù)障(zhàng)依然(rán)存在。原(yuán)因(yīn)是變頻器的高次(cì)諧波(bō)電流通過(guò)輸(shū)出電纜(lǎn)向外(wài)輻射(shè)，傳(chuán)遞到信號(hào)電纜，引起幹擾。如圖(tú)2所示。

解決辦(bàn)法：將變(biàn)頻器中(zhōng)電流反饋信(xìn)號及頻率(shuài)反(fǎn)饋信號分別(bié)輸入給信(xìn)號隔離器，再(zài)把(bǎ)隔(gé)離輸(shū)出信(xìn)號分(fēn)別(bié)輸送給(gěi)電流表(biǎo)
，頻(pín)率表(biǎo)及遠程DCS控製室(shì)電(diàn)流(liú)與頻率(shuài)反饋。遠(yuǎn)程中控室(shì)頻(pín)率(shuài)，給定(dìng)信號(hào)也(yě)進(jìn)入信號(hào)隔離器(qì)然後接至(zhì)變(biàn)頻器(qì)。遠程(chéng)中(zhōng)控(kòng)DCS控製(zhì)頻率輸(shū)入信號(hào)
，電流(liú)反饋(kuì)
，頻率(shuài)反(fǎn)饋(kuì)
，電流表(biǎo)及頻率表顯(xiǎn)示(shì)正(zhèng)常，故(gù)障(zhàng)排(pái)除。如圖(tú)3所示(shì)

4：結束(shù)語

在PLC/DCS控製(zhì)係統中加入(rù)信(xìn)號(hào)隔離(lí)器(qì)的(dí)連(lián)接(jiē)方式，解(jiě)決了控(kòng)製係(xì)統(tǒng)中(zhōng)的幹(gān)擾(rǎo)問(wèn)題，目(mù)前在(zài)冶(yě)煉
，水處理(lǐ)
，化(huà)工
，火電(diàn)
，工(gōng)業(yè)自(zì)動化(huà)等(děng)多(duō)個(gè)行業已經(jīng)批量應用 ，對提(tí)高PLC/DCS控(kòng)製係統(tǒng)測(cè)量(liáng)信(xìn)號(hào)的(dí)精度和係統(tǒng)的安全(quán)穩定(dìng)
，可靠運行(háng)提供了保障(zhàng)。

參(cān)考文獻

[1] 企業微(wēi)電網(wǎng)設計與應(yīng)用手冊.2020.6.

[2] 張騰.變(biàn)頻器對(duì)PLC幹擾常見(jiàn)故障的分析與處(chǔ)理[J].電(diàn)子(zǐ)測試,2019(13):120-121.

[3] 張夢.基(jī)於係統幹擾談信號(hào)隔離器在工業現(xiàn)場的(dí)應用[J].世(shì)界儀表(biǎo)與(yǔ)自動化,2008,12(11):60-62.