工业自动化项目中电磁兼容问题及处理方法

王明星

（北方工程设计研究院有限公司，石家庄050011）

1 电磁兼容概念的基本定义

近年来，企业在发展过程中将自动化控制技术实践于工业自动化控制系统中，由此在有效降低人力、物力、财力损耗的同时，从根本上提高了自动化控制的精准度，提高了工业自动化控制的高效性、稳定性以及保障控制质量安全性。此外，经大量调研数据分析可知，人工智能技术的运用还有如下显著优势：可更好地采集与处理数据信息、为智能快速作业创造良好条件、提高产品的生产质量和生产效率、及时处理和储存各项电气运行数据、可对工业控制作业设备的运行进行实时监控、大大提升了自动化控制效率以及电气自动化控制的安全性和稳定性。但不可否认的是，伴随工业自动化项目建设进程的不断推进，自动化项目的电磁兼容问题也愈演愈烈。

电磁骚扰指的是可能引起装置、设备或系统性能降级或对有生命或无生命物质产生作用的电磁现象，而电磁干扰则是电磁骚扰的延伸。从客观角度来看，电磁骚扰可能会影响装置、设备或系统性能，但不会产生严重后果，但电磁干扰却会对企业的可持续发展产生巨大的不良影响，它的构成要素主要：电磁干扰源、耦合路径（传输通道）和敏感设备[1]。目前，随着近年来工业自动化进程的不断推进，国家对工业化发展也提出了新的要求，为降低电气设备的运营成本，提供企业作业效益，设备或系统在电磁环境中符合要求运行，且并不对其环境中任何设备产生无法忍受电磁干扰的能力叫作电磁兼容[2]。

2 工业自动化项目中常见的电磁兼容问题及处理对策

2.1 CPU运行卡机问题

近年来，在当前工业自动化项目规模化发展过程中，工业自动化水平也在不断提高，但在项目运行过程中，CPU运行卡机现象的高发在影响企业自动化控制系统作业质量的同时，也阻碍了企业的发展。据调查，CPU在运行一段时间后，由于电磁兼容问题的存在，会出现卡机问题，此时SF、STOP灯亮，出现这种问题后，只有将拨码重新拨至运行位置后方可恢复正常状态。导致这种问题出现的原因主要是CPU模板在瞬间无法被识别到或动力电缆线及电源线、感性负载产生干扰。针对上述问题，为确保后期处理工作的规范合理性，应对CPU电源进行全面系统的检测[3]。

出现CPU运行卡机问题时，企业工作人员应及时对问题进行剖析处理。由于现场的动力电缆布线较为混乱，接触器、继电器较多，进行干扰判断时，工作人员首先可考虑通过接地将干扰释放出去，若检测发现干扰问题没有得到有效处理，工作人员需检查CPU的M端与PE之间的电阻，若电阻不为零，则表示故障问题在CPU内部；若电阻为零，则说明CPU本身在接地处是有问题的。除此之外，经大量调研数据分析可知，在CPU的运行过程中，某个阀达到一定位置后，PLC会停机，尤其设备关料阀动作，对PLC停机率有重大影响，因此，进行检测时，工作人员还要检测接触器动作时刻的波形，对其脉冲干扰进行系统化剖析。

2.2 扫描枪信号丢失问题

在当前系统运行过程中，检测设备的两侧通常会配置打号机用以输入信息，在使用过程中，2台打号机的运行是相互独立的，由于电磁兼容问题的存在，极易导致2台设备的数据产生紊乱现象，甚至导致数据丢失问题的产生，只有重启电脑后方可解决，极大地影响了企业生产质量和效率。

目前，针对扫描枪信号丢失问题，首先工作人员采取的措施是对扫描枪设备进行全面、系统的检查，主要是因为扫描枪的数据电缆和供电线在同一根电缆内，出现问题后，从外观来看无法察觉到问题的存在，工作人员只有全面系统地对扫描枪电缆进行监测后方可确定原因，并采取针对性措施。若经检测发现电缆线存在较强的干扰信号，当信号值超过一定增幅值后，信号枪的数据就会丢失，检查时，检测工作人员不仅需要检测电源（扫描设备与检测设备之间靠电源连接），还要检查布线，检测设备与扫描枪共用一个电源时，倘若滤波器箱体内部喷漆，导致其与外部进行连接时接触不好或滤波器电源线与总电源线缠在一起，都对自动化控制系统运行效益产生了极为不利的影响。综合而言，当出现扫描枪信号丢失问题后，为推动企业的可持续发展，工作人员可采取对滤波器接线方式进行优化、将电源线分开布线以及安装多个电源让设备分电源供电的措施[4]。

2.3 Pr of i bus总线从站掉站问题

在当前多元化市场竞争环境下，将人工智能技术应用到工业自动化控制系统中，是现阶段基层产业机构和相关主管部门提升企业自身核心竞争力的重要手段。但当系统设备运行一段时间后，Profibus网络故障的发生率会持续升高，导致生产中断。导致Profibus总线从站掉站问题的因素是多样的，更换系统设备后，发现问题始终未得到有效处理，造成这一问题的原因主要是某高压电机启动，系统就出现停机故障。

当发生Profibus总线从站掉站问题后，在进行处理过程中，为确保处理的规范性、科学性和合理性，检测工作人员不仅要检查网络拓扑，还要对通信波形进行全面的检查，据调查检查网络拓扑时CPU侧DP口波形如图1所示[5]。

综合而言，当出现Profibus总线从站掉站问题后，为推动企业的可持续发展，工作人员可采取更换模板、电缆、重新布线、增加中继器等方式，若采取上述作业后，问题未能得到有效处理，工作人员还要处理变频器的动力电缆屏蔽层，将屏蔽层用铜线重新缠绕。

图1 CPU侧DP口波形图

3 结语

简而言之，在工业自动化控制系统中，将人工智能技术应用其中，不仅降低了企业人力、物力、财力的损耗，还从根本上提高了作业的精准度，减少了安全事故的发生率和作业成本，但由于电磁兼容问题的存在，企业自动化控制系统运行成效也受到了一定影响，为从根本上有效地处理上述问题，加快解决电气自动化设备电磁兼容性问题现已迫在眉睫。