自控系统信号干扰问题探讨

摘 要：本文从仪长线站控SCADA系统因干扰而产生的误信号的处理入手，简要分析了干扰产生的现象、原因及其处理措施，经过对各类干扰产生的原因及现象，采用不同的应对措施，消除了干扰信号对系统运行的影响，保证了系统运行准确可靠。

关键词：自控系统 信号干扰

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（a）-0024-01

仪长线SCADA系统是保证原油输送生产正常运行的重要保障，系统功能包括数据采集、监视、设备远程操控、设备安全联锁等。在系统投用后，发现了部分DI（离散量输入）信号与现场设备信号不一致，并且系统中DI模块信号输入指示灯闪烁频繁，状态指示不稳定，指示给操作人员错误信息，对生产运行带来了安全隐患。经过分析、测试，采用应对措施，最终解决了问题。本文对具体过程进行详细介绍。

1 存在问题

在SCADA系统投用测试时，观察人机界面HMI，发现加热炉控制系统DI状态指示和燃油泵DI状态指示在设备运行过程中来回频繁切换，后停运加热炉其DI状态正常、停运燃油泵其DI状态指示依然切换，与实际状态不相符，对安全生产造成了不便和安全隐患。加热炉和燃油泵状态指示主要有：运行/停止、远控/就地、故障/正常。经过查询HMI事件记录，加热炉和燃油泵的几个状态指示状态切换频繁，干扰了操作人员正常查询事件记录。

2 故障查找

经过对现象进行分解排查，进行逐项分析排查。

信号处理流程图如图1。

通过流程图可知，主要可能产生干扰的环节分别为①、②、③，分别对几个环节进行分析与处理。

2.1 SCADA系统单独测试

SCADA系统DI模块为140DDI35300，该模块性能参数如下。

输入信号为24 VDC信号；

接通电平电压+18～30 VDC；

断开电平电压-3～+5 VDC；

绝对最大输入：①连续30 VDC，②56 VDC衰减脉冲1.5 ms

响应时间1 ms。

正常使用时，现场信号为无源触点，通过SCADA系统24 VDC检测回讯信号获取现场状态。

将信号连接电缆从信号连接端子上解除，采用信号发生器给出高电平、短接系统电源高电平与模块输入端等方式单独对SCADA系统进行测试，结果证明，SCADA系统对测试信号响应正确可靠。说明干扰信号与SCADA系统无关联。

2.2 对电缆回路进行测试

核查施工资料显示电缆敷设符合规范，检查电缆屏蔽层接地符合要求。解开电缆芯接线，使用数字万用表测量电缆芯对地电压，加热炉信号电缆芯对地接近无电压，燃油泵信号电缆芯对地有变动较迅速的零至数十伏交流电压。

2.3 对现场设备进行测试

2.3.1 对加热炉信号测试

加热炉停运，加热炉控制回路切断电源，在设备端使用信号发生器进行测试，SCADA系统对测试信号响应正确可靠。保持加热炉停运，加热炉控制回路接通电源，HMI状态正常。加热炉运行后，即发生指示信号切换，说明该信号串扰现象为设备运行时引入的。因设备运行需要，加热炉配置有大功率变频风机，变频器控制回路与加热炉控制回路有信号联接，设备安装时已采取了屏蔽、接地、隔离等防止干扰的措施，使用万用表测量该干扰电压难以测量出电位。经分析应该是因为电磁辐射、感应耦合等原因导致状态信号电缆芯中产生了短暂的高于SCADA系统DI模块接通电平的电位。

2.3.2 对燃油泵信号进行测试

燃油泵停运，燃油泵控制回路切断电源，在设备端使用模拟信号进行测试，SCADA系统对模拟信号响应正常。在燃油泵运行后，系统即产生了信号频繁切换扰动。该燃油泵电机为6 kV等级，结合信号电缆芯对地有变动较迅速的零至数十伏交流电压，初步分析应是高电压的交流回路对SCADA信号电缆产生了干扰，致使模块对该干扰作出了响应。

3 处理措施

3.1 加热炉串扰信号处理

经测量，加热炉变频器工作时产生的干扰信号在模块绝对最大输入范围内，不会对模块造成损坏。通过波形分析，该串扰信号为持续尖峰信号。针对这种情况，因模块的响应时间极迅速，可使用在SCADA系统中加入信号滤波处理，消除信号串扰，而且不会对生产造成影响。通过修改模块信号处理程序，对所对应的输入通道加入1s时间的滤波处理，经过运行测试后，HMI加热炉信号串扰现象消除，因滤波带来的微短时间信号延迟不会对生产造成不良影响。

3.2 燃油泵信号干扰处理

经测量，干扰电压为变动的交流电压，最大约为40 V，超过了模块的绝对最大输入范围，虽然扰动持续时间短，但考虑到设备长期运行，可能会对模块造成损伤，采用模块信号滤波的方法不适用。针对这种干扰，对信号采用硬件隔离的方法比较适宜。

针对现场情况，选用了使用220 VAC继电器进行隔离，其原理图如图2。

系统运行时，现场干扰信号电压相对220 VAC较低，且经过继电器线圈、电阻等原件消耗，无法使继电器闭合。现场状态有效时，通过220 VAC回讯电压使继电器闭合，模块接收标准信号，输入正确有效。

系统加入隔离电路后，经运行测试，系统运行良好，原信号干扰现象消除。

4 结语

总结对干扰信号的分析、处理措施，小结如下。

（1）在分析干扰信号的基础上，不必增加硬件，通过软件编程即可解决信号显示不准确的问题。

（2）针对中间环节可能会产生的干扰，可在设计中采用控制信号电缆与状态信号电缆分开，通过电缆屏蔽层接地消除彼此干扰，在施工中严格按照规范进行，强电电缆与弱电电缆分开独立敷设或保持有效距离，不能保证有效距离的按规范要求在两类电缆间加隔离板。

（3）可采用系统中加入滤波或者硬件隔离的方法进行干扰信号的消除。

通过实施上述应对措施，现场的干扰信号得到了有效处理，现系统运行正常可靠。总结以上对干扰信号的查找、分析和处理等相关工作，可对实际生产运行过程中的自控系统干扰问题的处理提供经验。