工业现场干扰问题的解决

发布时间:2018-01-22

1)地环流干扰
在工业生产过程中实现监视和控制需要用到各种自动化仪表、控制系统和执行机构,他们之间的信号传输既有微弱到毫伏级、毫安级的小信号;又有几十伏,数千伏、数百安培的大信号;既有低频直流信号,也有高频脉冲信号等等,构成系统后往往发现在仪表和设备之间传输相互干扰,造成系统不稳定甚至误操作,出现这种情况除了每个仪器、设备本身的性能原因如抗电磁干扰影响,还有一个十分重要的原因就是各种仪器设备根据要求和目的都需要接地例如为了安全,机壳需要接大地;为了使电路正常工作,系统需要有公共参考点;为了抑制干扰加屏蔽罩,屏蔽罩也需要接地,但是由于仪表和设备之间的参考点之间存在电势差(也就是各设备的共地点不同)因而形成“地环流”、“接地环流”问题是在系统处理信号过程中必须解决的问题。
(2)自然干扰
雷电是一种主要的自然干扰源,雷电产生的干扰可以传输到数千公里以外的地方。雷电干扰的时域波形是叠加在一串随机脉冲背景上的一个大尖峰脉冲。宇宙噪音是电离辐射产生的,在中不断变化。太阳噪音则随着太阳活动情况的剧烈变化。自然界噪声主要会对通讯产生干扰,而雷电能量尖蜂脉冲可以对很多设备造成损坏,应该加以避免或降低损坏程度,减少损失。
(3)人为干扰
电磁干扰产生的根本原因是导体中有电压或电流的变化,即较大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能够使导体产生电磁波辐射。一方面,人们可以利用这一特点实现特定功能,例如,无限通信、雷达或其他功能,另一方面,电子设备在工作时,由于导体中的dv/dt或di/dt会产生伴随电磁辐射。无论主观上出于什么目的,客观上对电磁环境造成了污染。还有工厂企业在生产过程中会经常有一些大型的设备(电机、变频器)频繁开关,他们也会造成一些容性、感性的干扰,也将影响仪器仪表正常显示或采集。凡是有电压电流突变的场合,肯定会有电磁干扰存在。数字脉冲电路就是一种典型的干扰源,随着电子技术的广泛应用电磁污染情况会越来越严重.
2.解决各种干扰的方法
首先干扰的三要素是干扰源、敏感源和耦合路径,这三要素缺少一个,电磁兼容问题都不会存在。因此要从这三要素入手。找出方便的解决方法,一般干扰源和敏感源是没办法解决的,通常是从耦合路径想办法,也是常用的方法。如加屏蔽、加滤波等手段。而处理环流常见也为麻烦,现在以此为探讨话题。
(1)种方法;所有现场设备不接地,使所有过程环路只有一个接地点,不能形成回路,这种方法看似简单,但实际应用中往往很难实现,因为某些设备要求必须接地才能保证测量精度或人身安全,某些设备可能因为长期遭到腐蚀和磨损后或气候影响而形成新的接地点。
(2)第二种方法:使两接地点的电势相同,但由于接地的电阻受地质条件及气候变化众多因素的影响,这种方法在其实在实际中也无法完全能做到。
(3)第三种方法:在各个过程环节中使用信号隔离器,断开过程环路,同时又不影响过程信号的正常传输,从而解决地环路的问题。
3.采用信号隔离器的优越性
在各个过程环路中使用信号隔离器办法可以用DCS或PLC等隔离卡件或者现场带的隔离的变送器(部分设备可以做到),也可以用信号隔离器来实现。比较起来,用信号隔离器有以下优点:
•绝大部分情况,采用信号隔离器+非隔离卡件比采用隔离卡件便宜
•信号隔离器比隔离卡件在隔离能力、抗电磁干扰等方面性能更加优越
•信号隔离器应用灵活,而且它还有信号转换和信号分配及接口转换等功能,使用起来更加方便
•信号隔离器通常有单通道、双通道、通道间相互完全独立、构成系统的配置、日常维护更加方便。

 

自控仪表。
  应用范围: ... PK系列信号隔离器用于对现场仪表的各类信号调整、隔 离 ,并转换 成计算机、DCS、PLC等能接受的标准信号或用 户的特殊信号。该隔离器 输入、输出、电源三方 全隔 离隔离,抗干扰能力强,精度高,导轨安装。具  有极 高的 ,工作十分可靠和稳定,可以与单元组合仪表 及 DCS、PLC等 系统配套使用,在油田、石化、制造、电力 、 冶金等行业的重大工程中有着 广泛应用。  主要技术参数 1.系统传输准确度:±0.2%×F•S 2.温度漂移:25ppm/℃ 3.输入阻抗:电流:250Ω;电压:500KΩ 4.电流输出允许外接的负载阻抗:电流输出时<600Ω;典型负载为250 Ω。电压输出允许外接 ... 负载>10K 5.绝缘电阻:电源、输入、输出之间大于等于100MΩ(500VDC) 6.输入/输出/电源隔离电压:≥3000V.dc/min 7.供电电源:DC24V(反接保护) 8.工作温度:工业级标准 -20~+80℃,相对湿度:10-90%RH(40℃时) 9.外形尺寸:长 x 宽 x 高 :97mm x 26mm x 45mm 10. 安 装:35mm标准导轨卡装  。 PK20系列一进一出信号隔离器 PK30系列一进二出信号隔离器 PK40系列多通道信号隔离器 PK50系列单通道信号隔离配电器 。 PK20系列一进一出信号隔离器,选型指南产品设计号 说明  PK-20 X X 一进一出信号隔离器  输入信号   1:0-1V   2:0-5V  3:1-5V  4:0-10V   5:0-10mA   6:0-20mA   7:4-20mA  输出信号     1:0-1V   2:0-5V   3:1-5V  4:0-10V   5:0-10mA   6:0-20mA   7:4-20mA 。

 

 

传感器的输出是什么量级的?毫伏还是微伏?这个确定之后,就要看干扰来自什么地方?
首先考虑交流电源,建议采用十千伏下杆线,配置变压器,与其他电源隔离。然后,采用高精度交流稳压器,再通过正弦波在线式UPS电源供电。

设置接地线。整个系统只允许有一个接地点。并且采用单点接地,即采用2米长铜棒埋入地下4米深处,并加注降阻液。接地引线可以采用电焊机负极用的那种多股铜缆焊接在一块铜板上,其他各子系统则通过铜带会聚于此。
如果还不满意,则应该采用高精度自举式放大器。
反正需要解决的问题很多,办法也很多。

 

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