[摘要]  本論文通過DCS系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中，現(xiàn)場(chǎng)儀表，電氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的干擾信號(hào) 對(duì)其構(gòu)成的安全隱患做了逐一系統(tǒng)的分析和所采取的防范措施和手段，并結(jié)合實(shí)際案例給出了一些有針對(duì)性地建議和方案。
 [關(guān)鍵詞]  DCS系統(tǒng)   干擾信號(hào)   安全隱患   防范措施和手段   
隨著國(guó)家綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增長(zhǎng)和新型工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展和日新月異的變化，DCS系統(tǒng)的控制得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，其規(guī)模也進(jìn)一步擴(kuò)大，這使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化儀表的數(shù)量和類型也變得越來(lái)越多，越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)（電氣和儀表）要進(jìn)入系統(tǒng)的I/O卡件，也就自然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)卡件的安全隱患問題。特別是在現(xiàn)場(chǎng)儀表，電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的調(diào)試階段中，信號(hào)的干擾問題和系統(tǒng)的安全問題（控制系統(tǒng)的硬件組成部分）顯得尤為重要，這也是對(duì)工廠生產(chǎn)存在的一個(gè)安全隱患問題，所以，我們有必要在DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用中，重視各種類型的信號(hào)干擾問題和適當(dāng)采取一些防范措施和手段，盡量減少由于信號(hào)干擾的問題給生產(chǎn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。
1 信號(hào)干擾的因素      
干擾又叫做噪聲，是竄入或者疊加在系統(tǒng)電源、信號(hào)電纜上的與信號(hào)無(wú)關(guān)的電信號(hào)，干擾，會(huì)造成實(shí)測(cè)信號(hào)失真，嚴(yán)重的可造成相關(guān)設(shè)備損毀和控制的誤動(dòng)作。常見的干擾有以下幾種類型：

傳導(dǎo)干擾
當(dāng)幾種信號(hào)電纜疊放在一起傳輸時(shí)，由于絕緣材料老化、漏電從而影響到其它信號(hào)， 即在其它信號(hào)中引入了干擾；
在一些現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，采用 AC 220V的電源供電，有時(shí)設(shè)備燒壞或者人為因素 造成電源與信號(hào)電纜間短路，強(qiáng)電竄入弱電，造成較大的干擾和設(shè)備損壞。
由于接地不合理引起的共模干擾。如果信號(hào)電纜的兩端同時(shí)接地，則兩點(diǎn)的接地系 統(tǒng)可能出現(xiàn)電位差異，這會(huì)導(dǎo)致在信號(hào)電纜上產(chǎn)生一個(gè)很大的環(huán)流，疊加在信號(hào)電流上，造成模擬量信號(hào)波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可能引起卡件故障。
在運(yùn)行過程中，卡件發(fā)出的采集信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間接地，形成的接地電流超過允許值，會(huì) 導(dǎo)致通道損壞。 
在以上這幾種傳導(dǎo)干擾中，由于現(xiàn)在DCS控制系統(tǒng)自身的設(shè)備狀態(tài)都有保障，因此，由于絕緣材料老化或者設(shè)備燒壞等原因引起的干擾較少出現(xiàn)，而由于接地引起的干擾較為常見，也比較難以捉摸，應(yīng)該引起重視。
電容電感耦合干擾 
在被控現(xiàn)場(chǎng)，往往有很多信號(hào)走電纜槽或者走電纜管同時(shí)接入控制系統(tǒng)，這些信號(hào)電纜在一起走線，它們之間均有分布電容存在，會(huì)通過這些分布電容將干擾加到別的信號(hào)電纜上。另外，在交變信號(hào)電纜的周圍會(huì)產(chǎn)生交變的磁通，而這些交變磁通會(huì)在并行的導(dǎo)體之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這也會(huì)造成線路上的干擾。
大型電氣設(shè)備引起的干擾 
在大型電氣設(shè)備啟動(dòng)和開關(guān)裝置動(dòng)作頻繁的地方，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，開關(guān)的閉合產(chǎn)生的火花會(huì)在其周圍產(chǎn)生很大的交變磁場(chǎng)，這些交變磁場(chǎng)既可以通過在信號(hào)電纜上耦合產(chǎn)生干擾，也可能通過在電源電纜上耦合產(chǎn)生高頻干擾，這些干擾如果超過容許范圍，也會(huì)影響系統(tǒng)的工作。
其它因素 
雷擊可能在系統(tǒng)周圍產(chǎn)生很大的電磁干擾，也可能通過各種接地線引入干擾。靜電也往往成為毀壞系統(tǒng)設(shè)備的殺手。
2 防止干擾和設(shè)備損壞的一般方法
 系統(tǒng)電源
 系統(tǒng)電源應(yīng)該有冗余，各路配電模件應(yīng)該有獨(dú)立的截峰二極管、自動(dòng)斷路器等保護(hù)。供電系統(tǒng)最好采用隔離變壓器，使DCS系統(tǒng)接地點(diǎn)和動(dòng)力強(qiáng)電系統(tǒng)接地點(diǎn)獨(dú)立開來(lái)，并采用電源低通濾波器來(lái)消除電網(wǎng)上的高次諧波。為避免波動(dòng)，DCS供電要盡量來(lái)自負(fù)荷變化小的電網(wǎng)上。要嚴(yán)格防止強(qiáng)電通過端子排線路竄入 DC 24V供電回路，并定期檢查機(jī)柜電源系統(tǒng)是否正常、供電電壓是否在規(guī)定的范圍內(nèi)、系統(tǒng)接地是否可靠、良好、線路絕緣是否合格，送電、停電是否按程序執(zhí)行。通過以上工作，這方面的風(fēng)險(xiǎn)就可以降低很多了。
電纜敷設(shè)
 強(qiáng)電電纜應(yīng)該與弱電電纜分開敷設(shè)，電源電壓在220V以上，電流在10A以下的電源電纜和信號(hào)電纜之間的距離要大于150mm，電源電壓在 220V以上，電流在10A以上的電源電纜與信號(hào)電纜之間的距離應(yīng)該大于600mm。若只能放在同一橋架內(nèi)，之間必須要裝隔板。熱工電纜不可放在高壓電場(chǎng)內(nèi)。對(duì)于電容式設(shè)備的二次電纜，比如電容式電壓互感器的二次電纜，施工要與地靠近平直。在發(fā)電機(jī)等附近有較強(qiáng)輻射處，要注意應(yīng)該有銅皮或者鋁箔等做成的密封箱來(lái)起到屏蔽作用。信號(hào)回路必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場(chǎng)合，也要在就地或者控制室唯一接地來(lái)防止形成“地環(huán)路”。
信號(hào)隔離 
對(duì)于模擬量輸入輸出回路，要防止從現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)來(lái)的強(qiáng)電竄入I/O卡件，以及就地設(shè)備與DCS系統(tǒng)不共地可能產(chǎn)生的電勢(shì)差，因此重要回路應(yīng)該采用信號(hào)隔離器來(lái)避免此種情況的危害；對(duì)于數(shù)字量的輸入輸出回路通常的解決辦法是加中間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如對(duì)于一臺(tái)電動(dòng)給水泵控制的反饋DI狀態(tài)信號(hào)采集回路：現(xiàn)場(chǎng)的常開接點(diǎn)閉合時(shí)，信號(hào)使中間繼電器線圈帶電，中繼動(dòng)作，輸出節(jié)點(diǎn)閉合，反饋到DI采集卡件對(duì)應(yīng)的通道上。這樣就可以避免強(qiáng)電會(huì)竄入卡件致使燒壞卡件的事情發(fā)生。Page 4 of 5  采用中間繼電器隔離的缺點(diǎn)是：  需要給外回路供電，采用電磁隔離和光電隔離技術(shù)的開關(guān)量隔離器，可以減少為外回路供電的步驟。
防靜電和避雷措施 
 進(jìn)入控制室和電子室，要穿防靜電工作服，觸摸模塊時(shí)，必須戴靜電釋放腕套。檢修中，從機(jī)架上拆下的卡件要放在接地良好的防靜電毯上，不能隨意擺弄。采取綜合的防雷措施，尤其是DCS控制系統(tǒng)不能和電氣及防雷接地公用接地網(wǎng)，并且之間的距離要滿足要求。   
3 工程實(shí)例  
 云南昆明鋼鐵集團(tuán)公司25MW發(fā)電項(xiàng)目，所采用的就是DELTAV DCS控制系統(tǒng)，系統(tǒng)所有I/O卡件的工作電壓為 DC24 V，卡件靜態(tài)毀壞電壓為 DC33 V，一但電壓超過這個(gè)電壓值，卡件就有可能會(huì)被燒毀，這還與卡件承受的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)系。如果是強(qiáng)電，比如說(shuō)AC 220 V竄入卡件，則卡件立即會(huì)被燒壞。在控制系統(tǒng)的調(diào)試過程當(dāng)中，就發(fā)生了一次燒壞卡件的事情，因?yàn)轫?xiàng)目工期比較緊，現(xiàn)場(chǎng)施工專業(yè)互相有交叉作業(yè)，儀表，電氣，系統(tǒng)三者同時(shí)進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)在系統(tǒng)調(diào)試的同時(shí)還有電纜敷設(shè)施工，導(dǎo)致在電氣調(diào)試的時(shí)候，出現(xiàn)了強(qiáng)電竄入卡件的情況，卡件被燒毀了。在調(diào)試過程中還出現(xiàn)過送/引風(fēng)機(jī)反饋信號(hào)不準(zhǔn)確的情況：系統(tǒng)上AO指令輸出的是50%的給定量，但是動(dòng)葉/靜葉的反饋量很不穩(wěn)定，圍繞50%范圍大幅度波動(dòng)，在其他相同類型的AI卡件上也是一樣，檢查就地輸出信號(hào)沒有問題，后經(jīng)檢查是接地參考點(diǎn)不同地引起的。 圖中符號(hào)說(shuō)明: IE+ 表示反饋信號(hào)的正；IE-表示反饋信號(hào)的負(fù)  現(xiàn)場(chǎng)送/引風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉/靜葉調(diào)節(jié)電動(dòng)門的位置信號(hào)變送器自帶電源，其接地點(diǎn)如圖所示A點(diǎn)，而DCS的接地點(diǎn)為B點(diǎn)，兩者可能存在電勢(shì)差，不對(duì)稱接地在信號(hào)回路上產(chǎn)生電流，疊加在反饋信號(hào)（4~20mA）上。從而產(chǎn)生了上述反饋信號(hào)波動(dòng)較大的現(xiàn)象，對(duì)于這種干擾，我們可以采取在信號(hào)回路中間（如圖一所示的C、D點(diǎn)）加隔離器的方法來(lái)消除，后來(lái)加了川儀的DGG-3100隔離器，信號(hào)恢復(fù)了正常，不再頻繁波動(dòng)。  
 4 結(jié)束語(yǔ) 
從上述案例中可以看出，信號(hào)的干擾問題和卡件的安全隱患是非常值得我們關(guān)注的，接地是信號(hào)干擾常見的源頭，很值得我們?nèi)ニ伎?。?duì)于接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工作，最重要的是從項(xiàng)目開始啟動(dòng)就應(yīng)該跟各家施工單位以及設(shè)備供貨商多交流，多溝通。至此，針對(duì)DCS控制系統(tǒng)中信號(hào)的干擾問題和卡件的安全問題，要求我們多接觸現(xiàn)場(chǎng)，熟悉現(xiàn)場(chǎng)，從各種不同的現(xiàn)場(chǎng)中多積累經(jīng)驗(yàn)，更好的為我們以后的干擾問題的解決鋪平道路。