浅论黄磷装置中DCS 系统常见电磁干扰及抑制方法

李 理

（云南化工设计院有限公司，昆明 650041）

1 DCS 系统发展

通常情况下，DCS 系统采用分层控制方式，不相同的层级之间有对应的通讯协议，最为底层仪表和执行机构，在现代社会把PLC、DCS 等系统有机融为一体每一个系统的通讯规则主要是按照我国相关规范和要求进行制定的。所谓DCS 控制系统是指分布式或者分散式控制系统，这一系统主要是通过利用微型处理器构建而成的新型仪表控制系统，确保其具有实时显示生产参数的功能，非常容易控制生产现状。在进行DCS 控制系统设计的时候以显示操作、分散控制功能以及综合协调等为主，并且在此前提下建立多层次的仪表控制。此外DCS 控制系统具有分散性和集中管理性的原则，并且利用分级多层次的设计模式实现合作。

2 DCS 系统的电磁干扰

在应用DCS 系统当中，从具体的运行情况可以发现这一系统的电磁干扰源主要分为内部干扰和外部干扰两个组成部分，下面对具体的情况进行分析。

2.1 辐射造成的干扰问题

对于电气设备和电力网络，两者间有暂态问题出现，无线电波、高频率感应器加热设备产生了电磁波，这样就使得在电磁场的外部环境包围状况下电子设备产生了巨大的干扰阻力，即辐射干扰。与此同时在分布上辐射干扰随机性比较大，第一，辐射能够在电路上直接作用，进而影响DCS 系统内部，造成干扰的产生；第二，辐射影响着通信网络，促使感应机理遭受破坏，从而造成干扰产生。

2.2 接地系统混乱造成的干扰问题

为了保障DCS 系统正常稳定的运行，接地是基础，一个好的接地方法能够有效抑制电磁干扰，然而不正确的接地方法就会对电磁造成很强的干扰，还会对DCS 系统的正常稳定运行造成破坏。所以做好接地工作非常重要，DCS 系统在接地时主要包括安全、交流以及信号接地，倘若接地系数正确可靠，供电或控制设备在出现故障就会将较大的电流快速的传递到大地中，还起着有效的屏蔽效果。可是要是接地发生混乱状况就会导致不同接地电位分布不同，引起接地环路电流的发生，从而极大程度影响DCS 系统运行的可靠和稳定性能。

2.3 电源内部原因造成的干扰问题

针对DCS 系统倘若电源滤波使用功能的效果不佳，系统内的电压变化曲线就会很大，就会造成DCS 系统发生故障，这种情况是非常多的，在调试过程中时常遇到。如果DCS 电源的使用性能比较好，这种问题就会得到有效解决。通常情况下DCS系统使用的电源是来自电网，可是受到电网分布的范围比较大，较大的电力设备的开启停机、电网短路故障发生时受到暂态等因素的影响和冲击，从而十分容易遭受空间电磁的干扰，导致线路内部由感应电压和电流出现，促使DCS 系统受到干扰，因此在DCS 系统内部需要使用隔离电源。

2.4 引入信号线导致的干扰问题

在传输信号环节由于要使用各种类型的信号传输线路与DCS系统相互连接，这样在进行信号传输的时候就会遭受一部分外部环境信号的干扰，一般信号传输线在空间电磁辐射的重要作用下，外部干扰是非常重要的部分。但是信号遭受干扰会导致输入和输出信号的端口不能够正常稳定的运行和工作，就导致事物测量的精度有很大程度的降低，在必要条件下会造成元件寿命的减小。此外要是系统的隔离能力比较低，一样会导致信号与信号之间相互作用，供电系统总线回路发生死机故障。最后在DCS 系统中使用信号线有干扰出现也会损坏许多I/O 模块，促使系统无法正常的运行。所以要加强这一方面的重视。

3 黄磷装置中常见抑制电磁干扰的主要抑制方法和措施

对于黄磷装置DCS 系统出现电磁干扰的因素有很多，比如：黄磷炉的磷炉变压器周围在正常生产工况下也存在较大的强磁场环境，针对电磁场的不同频率，就有可能影响到空间辐射；当炉况不稳定时或投料出料阶段，电极操作平台周围的感应磁场极大，会将附件的金属管道磁化，甚至产生电涡流将金属部件烧红；尾气水环真空泵等大功率电机附件也对周边空间产生电磁干扰。它们都会破坏系统的正常工作，因此在设计系统和调试时，都必须采取一定的方法来抑制这些干扰，保障被控系统能正常运行。

为实现这个目的，就要针对以上的干扰问题，提出相应的抑制具体措施。工程上采取了从现场端到系统端层层递进的保护措施。

首先，在设计阶段就考虑将DCS 控制室设置在距离磷炉操作平台和磷炉变压器等设备相对较远的位置，电线电缆桥架也尽量避免贴近磷炉敷设，从空间上拉远DCS 系统及附属设施与强电磁场的距离。同时在DCS 控制室的土建工程中设有金属屏蔽网墙、屏蔽门窗等局部电磁屏蔽措施，从而有效防止外部辐射干扰。

其次，所有从现场或配电室引入的信号电缆均使用计算机专用的屏蔽双绞线，并且使用安全、可靠的屏蔽和接地方式将信号线与DCS 系统有效连接，在DCS 系统I/O 卡件的入口侧均设置有信号隔离器及开关继电器。对于供电线路，根据规范要求采用不间断供电电源的供电结构，除能可靠保障DCS 系统用电的同时，UPS 中的低通滤波器就能够过滤高频率的干扰信号。

再次，仪表接地系统通过工作、屏蔽、保护汇线排分别汇总后接入电气接地网，在保证最小接地电阻要求的基础上实现全厂等电位连接。此外要科学有效的接地电缆屏蔽层的两个端点，这就可以形成地环路，但是如果采用这种方法进行电流传递，会造成信号增强，接地可靠性能受到一定程度的干扰。

总之，针对系统设计布局的各个环节都采取了必要的防干扰措施，在装置的时间运行中保证了控制系统能确保的正常运行。

4 结束语

综上所述，DCS 系统运行直接受到DCS 电磁干扰的影响，所以必须加强这一方面的重视，采取一系列有效的抑制方法和措施，采取的这些方法和措施一定要有针对性，确保屏蔽效果好，或者避免干扰信号窜入进来，从而保障整个DCS 系统正常稳定运行。