工业自动化控制系统的干扰源分析及应对措施探究
摘要:本文首先对工业自动化控制系统的干扰源进行了归纳和分析,然后提出了电源设计、管线设计、器件的选择、软件设计及现场施工等六条措施,具有较强的前瞻性和理论性,供借鉴参考。
关键词:工业自动控制系统;抗干扰;干扰源;干扰抑制;辐射干扰
目前,由大规模集成微处理芯片构成的可编程控制器(PLC)、分散型控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)、工业控制机(IPC)以及各种测量控制仪表已成为工业自动化控制系统的硬件基础。这些器件的PCB板内部连接线路越来越细,线路上所传递的信号电流越来越小,微处理芯片的供电电压也越来越低,芯片对环境噪声也越趋敏感,很容易被周围干扰源干扰而引起控制系统误动作。另外,自动化控制系统大多安装在工业生产现场,现场设备多,输入/输出端口多,控制电缆多,且环境复杂,多为各种强电电路和设备所形成的恶劣电磁环境,导致经常出现莫名其妙的信号误动作、死机、数据采集偏差大、信号相互干扰、有异常电压和电流窜入等现象,使系统处于不可控状态,无法正常工作。因此,必须采取一定的抗干扰措施,以提高整个控制系统的可靠性。一方面,各DCS、PLC、变频器生产厂家应注意提高产品本身的抗干扰能力和减少对外部设备的影响;另一方面,各电气系统集成商和工程人员在工程设计、安装施工和使用维护中应采取有效的技术预防和抑制措施。
1干扰源分析
1.1干扰感应模型
干扰源是干扰变量的起源,所有进行电磁能量传输的设备都可能成为干扰源。干扰源可能位于系统内部,也可能位于系统外部。干扰感应模型如图1所示。
图1干扰感应模型
干扰变量与敏感设备的耦合方式有电流耦合方式(通过正常电路进行耦合)、电容耦合方式(通过电场进行耦合)、电感耦合方式(通过磁场进行耦合)、电磁波或者辐射感应(通过电磁场进行耦合)。这些电磁活动具有很大的振幅和频率范围,可对敏感设备产生不同程度的损害。
1.2常见干扰源
干扰源按不同分类规则可分为自然干扰源和技术干扰源、窄频和宽频干扰源、导体干扰源和辐射干扰源、电源干扰源、有序干扰源和无序(泄露)干扰源、
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