DCS控制系统应用中的抗干扰分析

邵浏睿

摘 要：本文主要分析讨论了不同类型的干扰以及对于发电厂DCS控制系统所带来的干扰，并且提出了在具体的工程应用过程中，对于控制系统的抗干扰的能力应该综合进行考虑，并且针对实际的工程项目提出了几种行之有效的抗干扰的措施。

关键词：DCS控制系统 抗干扰 分析

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0003-02

随着发电厂控制系统的发展速度越来越快，DCS在控制系统中的应用变得越来越广泛，对于DCS控制系统来说，其是否可以稳定可靠地运行对于机组的安全生产以及正常运行具有非常重要的影响。为了更好地将DCS控制系统的可靠性提升上去，需要相关技术人员提前对各种干扰有所了解，只有这样才可以更好地让DCS系统安全可靠的运行。

1 电磁干扰源及其对DCS控制系统的干扰

一般来说，能够对DCS控制系统产生影响的干扰源同能够对一般电力控制设备产生干扰的干扰源都一样，一般经常都是在电流或者是电压发生急剧变化的位置，在这些部位电荷会急剧移动，这样就会产生噪声源，也就是我们经常说的干扰源。

能够评价一个系统干扰的主要指标就是“信噪比”，这里所说的信噪比主要指的是在信号通道里面，有用信号的功率的大小与噪声功率的大小之间的比值，通常可以同S/N来进行表达：

S/N=10lg（Ps/Pn）

在公式中，Ps指的是有用信号的功率大小，Pn指的是噪声信号的功率大小，S/N就是信噪比（dB），根据噪声的干扰模式的不一样，一般可以把干扰的类型分成共模干扰以及串模干扰两种。对于共模干扰来说，主要指的是信号对于大地所产生的电位差，一般会由电网串入，大地的电位差以及空间的电磁辐射信号线由于相互感性而产生的一个方向的电压经过叠加形成。对于共模电压来说，在经过不对称电路的作用下可以转化成串模电压，这个时候就可能对测控信号产生直接地影响，将相应的元器件损坏。对于这种共模干扰的方式，可以看成是直流的，也可以看成是交流的。对于串模干扰来说，主要指的是位于信号两极之间的干扰电压，其形成过程主要是由于在空间里面的电磁场信号之间进行相互耦合感应所形成的一种电压，这些电压会直接附加在信号上面，因此会对测量的精度以及控制的精度产生能够直接地影响。

在图1中，（a）所使用的信号为直流信号；（b）指的是这个直流信号与共模干扰进行叠加；（c）指的是这个直流信号收到的共模干扰的影响；（d）指的是直流信号通过时受到串模干扰以及共模干扰的影响所产生的波形。

2 DCS控制系统中电磁干扰的主要来源

2.1 干扰来源于空间的辐射

对于空间里面所形成的辐射电磁场，主要是通过电壓网络、电气设备的暂态过程以及频率比较高的感应加热设备所形成的，一般将这种干扰称作是辐射干扰。对于这种干扰来说，分布情况是比较复杂的。如果将DCS控制系统放置在这种辐射电磁场里面，就会非常直接的接收到辐射干扰。具体对系统产生影响是通过两种方法形成的：一种情况是直接对DCS控制系统产生内部辐射，干扰是由于电路的感应情况而产生的；第二种情况是对DCS控制系统的通信网络产生内部辐射，干扰是由于通信线路的感应而产生的。对于辐射干扰来说，能够对其产生影响的主要是现场对于电气设备的布置情况以及电气设备所产生的对地电磁场的大小，尤其相关的就是电磁场的频率大小。

2.2 干扰来源于系统外部的引线

对于这种干扰来说，主要是由于电源以及相关信号的引线所形成的，一般也将这种干扰称为传导干扰。这种干扰在实际的现场是比较严重的。

2.2.1 来源于电源的干扰

对于电源来说，是比较容易引起干扰的。经过一项研究可以发现，由于电源的作用而引入的干扰已经造成了许多DCS控制系统产生故障。一般来说，在DCS控制系统正常工作过程中，其供电是由电网对其进行供电的。但是由于系统覆盖的范围比较大，会经常受到由于空间里面的电磁干扰而在相应的线路上面形成一定的感应电压及感应电流。对于一些大型的电力设备在开启或者关闭的时候，交流以及直流传动装置都会产生一定的谐波分量，这些分量就会沿着输电线路传输到电源的原边，

2.2.2 干扰来源于信号线

不同类型的I/O信号传输线在工作时候除了会传输有效的信息以外，还会不同程度的受到外部信号的干扰作用。一种情况是由于变送器在供电过程中电源由于串入到电网过程的干扰；还有一种情况就是信号线由于受到了来自空间的辐射而产生的干扰。对于这种干扰来说，一般都是比较严重的，会将测量精度大幅度降低，并且损耗元器件，此外，对于一些系统来说，其隔离性能不太好，这样会使得不同的信号进行相互干扰。

3 主要抗干扰的设计以及相关措施

为了减少DCS控制系统受到的电磁干扰，从刚开始进行设计的时候就应该从三个方面采取措施来对干扰源进行抑制。

3.1 采取性能更加优良的电源抑制电源引入的干扰

对于DCS控制系统来说，电源所占的比重是非常大的。由于电源所产生的干扰在串入系统的时候主要是通过系统的供电电源以及与DCS控制系统具有直接电气连接的仪表在耦合时候产生的。目前对于DCS控制系统的供电电源往往会选择具有很强的隔离性能的电源。但是对于变送器的供电电源来说，还没有引起人们足够的重视，即使目前已经采取去了一些有效的措施来进行有效地隔离，但是还是存在很大的干扰。所以现在经常使用的就是不间断供电电源来实现对系统的供电，这样就可以很好地将供电可靠性提升上去。而且对于不间断的电源来说，其抗干扰能力也是比较强的，因此经常作为理想电源。

3.2 电缆的选择以及铺设

为了有效降低由于电缆辐射而带来的干扰，现在经常使用的电缆就是铜带铠装屏蔽电力电缆，这样可以很好地降低电缆所带来的干扰。

对于不同种类的信号，在传输过程中使用的电缆是不一样的。应该按照不一样的传输类型对电缆进行分层敷设，不可以使用同一型号的电缆同时对电源以及信号进行传输，这样就可以有效的避免电磁干扰。

3.3 硬件滤波以及软件抗干扰的方法

在信号还没有进入到计算机之前，在信号与大地之间应该接上电容，这样就可以有效地降低共模干扰，而且在信号的两极间加上一个滤波器还可以很好地将干扰降低。但是电磁干扰是比较复杂的，所以在对DCS控制系统进行设计的时候，还应该在软件组态方面努力，从而更好地将系统的可靠性提升上去。现在经常采取的方法就是进行数字滤波以及进行工频整形采样，这样一来就可以将周期性干扰排除出去；采取信息冗余措施，对软件标志进行必要的设定。

4 结语

对于DCS控制系统来说，其受到的干扰是比较复杂的，因此在对抗干扰进行设计的时候对于各方面的因素都要加以考虑，并且要对一些干扰进行必要的分析，只有这样才可以让DCS控制系统在工作过程中更好的抑制干扰。

参考文献

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