王新志+銀措+任翠宏+朱巍

摘 要：針對某化工廠在應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)時(shí)，測溫模塊易受周圍大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備引起的電磁干擾，從而引起控制系統(tǒng)誤動(dòng)作的問題，總結(jié)電磁干擾引起的系統(tǒng)控制故障現(xiàn)象，給出提高抗干擾的具體措施并加以驗(yàn)證其可靠性。

關(guān)鍵詞：電磁干擾 測溫元件 抗干擾措施

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0075-01

某化工廠大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的電機(jī)本身附帶了定子、轉(zhuǎn)子的溫度檢測元件，其作用主要是實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備異常時(shí)溫度檢測元件測量值升高，達(dá)到安全界定值后通過安全聯(lián)鎖系統(tǒng)起到聯(lián)鎖保護(hù)作用。

1 故障現(xiàn)象及分析

1.1 故障現(xiàn)象

某化工廠使用的大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，由一臺大功率電機(jī)帶動(dòng)。為了實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，電機(jī)本身附帶了定子、轉(zhuǎn)子的溫度檢測元件，均是熱電阻溫度計(jì)。熱電阻檢測信號（歐姆值）直接由現(xiàn)場引入DCS系統(tǒng)經(jīng)RTD卡件轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的溫度測量值（攝氏度），最終在操作臺顯示，以便工藝實(shí)時(shí)監(jiān)控；并在測量值高于安全生產(chǎn)要求時(shí)，通過安全聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖停車，起到安全保護(hù)作用。

由于電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生巨大的電磁場，出現(xiàn)強(qiáng)電磁干擾現(xiàn)象。此時(shí)，溫度計(jì)傳輸信號很不穩(wěn)定，就會(huì)突然升高，其值遠(yuǎn)大于實(shí)際值，產(chǎn)生跳變現(xiàn)象，最終瞬間誤動(dòng)作。影響生產(chǎn)的同時(shí)，大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備驟停也對自身造成嚴(yán)重?fù)p傷。而且，事后檢查、測試確認(rèn)溫度計(jì)本身并無故障。

1.2 故障分析

原設(shè)計(jì)是現(xiàn)場溫度計(jì)由信號電纜直接引入機(jī)柜間的接線端子，再由接線端子接入到RTD卡件，經(jīng)中央處理器計(jì)算后，最終實(shí)現(xiàn)在操作盤顯示，回路圖如圖1所示：

可見，從現(xiàn)場到卡件之間沒有消除強(qiáng)電磁的干擾的措施。如果在現(xiàn)場到卡件之間就將強(qiáng)電磁干擾消除，就會(huì)解決溫度計(jì)跳變故障。

2 解決措施

2.1 理論依據(jù)

DCS系統(tǒng)中廣泛使用隔離式安全柵來隔離現(xiàn)場側(cè)和系統(tǒng)側(cè)，保障系統(tǒng)側(cè)的安全。

系統(tǒng)硬件中的隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，能防止危險(xiǎn)能量從本安端子進(jìn)入危險(xiǎn)現(xiàn)場，而且由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。其工作原理如圖2所示。

2.2 解決方案

找到問題所在后快速制定改造方案，進(jìn)行系統(tǒng)完善。具體實(shí)施為：

①、在卡件前加裝隔離式安全柵起到限壓、限流、隔離等作用，防止危險(xiǎn)能量從本安端子進(jìn)入到系統(tǒng)機(jī)柜間，增強(qiáng)檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

②、因?yàn)榘踩珫艑F(xiàn)場傳輸來的歐姆信號轉(zhuǎn)換為了模擬信號，處理歐姆信號的RTD卡件也相應(yīng)的改換為處理模擬信號的AI卡件，來保證系統(tǒng)的兼容、完善性。而且AI卡件是點(diǎn)點(diǎn)隔離的，即每一個(gè)信號回路都是獨(dú)立的不會(huì)影響其他任何一個(gè)回路，RTD卡件是四點(diǎn)一組進(jìn)行隔離，即一個(gè)回路出現(xiàn)故障會(huì)影響這一組的另外三個(gè)回路。這樣就消除了一只溫度計(jì)出現(xiàn)故障會(huì)影響這一組內(nèi)另外三支溫度計(jì)信號不穩(wěn)定的弊端，而且AI卡件的抗干擾能力和穩(wěn)定性能都強(qiáng)于RTD卡件，從另一方面增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。完善后的系統(tǒng)回路如圖3所示。

2.3 改造效果

下面通過溫度計(jì)趨勢圖對比，來說明系統(tǒng)完善后的效果。（見圖4）

由圖4可見，采取抗干擾措施前溫度測量值有跳變現(xiàn)象，跳變值達(dá)到200～1000℃遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常的安全聯(lián)鎖值95/150℃，易造成誤聯(lián)鎖。采取措施后其運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)，真實(shí)的反映了工藝生產(chǎn)的實(shí)際狀況，沒有出現(xiàn)跳變現(xiàn)象。

3 結(jié)語

DCS控制系統(tǒng)測溫模塊的改善中，成功抑制了電磁干擾問題，這不僅解決了生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題，還可以推廣到消除其它大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾對儀表的干擾，包括溫度儀表、壓力儀表、流量儀表等多類遠(yuǎn)傳信號儀表。

參考文獻(xiàn)

[1] 德國P+F公司，安全柵.

[2] 聚銀公司.自控儀表檢修規(guī)程[M].2011.

[3] 厲玉鳴.化工儀表及自動(dòng)化[M].5版.化學(xué)工業(yè)出版社，2011.endprint

摘 要：針對某化工廠在應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)時(shí)，測溫模塊易受周圍大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備引起的電磁干擾，從而引起控制系統(tǒng)誤動(dòng)作的問題，總結(jié)電磁干擾引起的系統(tǒng)控制故障現(xiàn)象，給出提高抗干擾的具體措施并加以驗(yàn)證其可靠性。

關(guān)鍵詞：電磁干擾 測溫元件 抗干擾措施

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0075-01

某化工廠大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的電機(jī)本身附帶了定子、轉(zhuǎn)子的溫度檢測元件，其作用主要是實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備異常時(shí)溫度檢測元件測量值升高，達(dá)到安全界定值后通過安全聯(lián)鎖系統(tǒng)起到聯(lián)鎖保護(hù)作用。

1 故障現(xiàn)象及分析

1.1 故障現(xiàn)象

某化工廠使用的大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，由一臺大功率電機(jī)帶動(dòng)。為了實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，電機(jī)本身附帶了定子、轉(zhuǎn)子的溫度檢測元件，均是熱電阻溫度計(jì)。熱電阻檢測信號（歐姆值）直接由現(xiàn)場引入DCS系統(tǒng)經(jīng)RTD卡件轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的溫度測量值（攝氏度），最終在操作臺顯示，以便工藝實(shí)時(shí)監(jiān)控；并在測量值高于安全生產(chǎn)要求時(shí)，通過安全聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖停車，起到安全保護(hù)作用。

由于電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生巨大的電磁場，出現(xiàn)強(qiáng)電磁干擾現(xiàn)象。此時(shí)，溫度計(jì)傳輸信號很不穩(wěn)定，就會(huì)突然升高，其值遠(yuǎn)大于實(shí)際值，產(chǎn)生跳變現(xiàn)象，最終瞬間誤動(dòng)作。影響生產(chǎn)的同時(shí)，大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備驟停也對自身造成嚴(yán)重?fù)p傷。而且，事后檢查、測試確認(rèn)溫度計(jì)本身并無故障。

1.2 故障分析

原設(shè)計(jì)是現(xiàn)場溫度計(jì)由信號電纜直接引入機(jī)柜間的接線端子，再由接線端子接入到RTD卡件，經(jīng)中央處理器計(jì)算后，最終實(shí)現(xiàn)在操作盤顯示，回路圖如圖1所示：

可見，從現(xiàn)場到卡件之間沒有消除強(qiáng)電磁的干擾的措施。如果在現(xiàn)場到卡件之間就將強(qiáng)電磁干擾消除，就會(huì)解決溫度計(jì)跳變故障。

2 解決措施

2.1 理論依據(jù)

DCS系統(tǒng)中廣泛使用隔離式安全柵來隔離現(xiàn)場側(cè)和系統(tǒng)側(cè)，保障系統(tǒng)側(cè)的安全。

系統(tǒng)硬件中的隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，能防止危險(xiǎn)能量從本安端子進(jìn)入危險(xiǎn)現(xiàn)場，而且由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。其工作原理如圖2所示。

2.2 解決方案

找到問題所在后快速制定改造方案，進(jìn)行系統(tǒng)完善。具體實(shí)施為：

①、在卡件前加裝隔離式安全柵起到限壓、限流、隔離等作用，防止危險(xiǎn)能量從本安端子進(jìn)入到系統(tǒng)機(jī)柜間，增強(qiáng)檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

②、因?yàn)榘踩珫艑F(xiàn)場傳輸來的歐姆信號轉(zhuǎn)換為了模擬信號，處理歐姆信號的RTD卡件也相應(yīng)的改換為處理模擬信號的AI卡件，來保證系統(tǒng)的兼容、完善性。而且AI卡件是點(diǎn)點(diǎn)隔離的，即每一個(gè)信號回路都是獨(dú)立的不會(huì)影響其他任何一個(gè)回路，RTD卡件是四點(diǎn)一組進(jìn)行隔離，即一個(gè)回路出現(xiàn)故障會(huì)影響這一組的另外三個(gè)回路。這樣就消除了一只溫度計(jì)出現(xiàn)故障會(huì)影響這一組內(nèi)另外三支溫度計(jì)信號不穩(wěn)定的弊端，而且AI卡件的抗干擾能力和穩(wěn)定性能都強(qiáng)于RTD卡件，從另一方面增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。完善后的系統(tǒng)回路如圖3所示。

2.3 改造效果

下面通過溫度計(jì)趨勢圖對比，來說明系統(tǒng)完善后的效果。（見圖4）

由圖4可見，采取抗干擾措施前溫度測量值有跳變現(xiàn)象，跳變值達(dá)到200～1000℃遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常的安全聯(lián)鎖值95/150℃，易造成誤聯(lián)鎖。采取措施后其運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)，真實(shí)的反映了工藝生產(chǎn)的實(shí)際狀況，沒有出現(xiàn)跳變現(xiàn)象。

3 結(jié)語

DCS控制系統(tǒng)測溫模塊的改善中，成功抑制了電磁干擾問題，這不僅解決了生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題，還可以推廣到消除其它大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾對儀表的干擾，包括溫度儀表、壓力儀表、流量儀表等多類遠(yuǎn)傳信號儀表。

參考文獻(xiàn)

[1] 德國P+F公司，安全柵.

[2] 聚銀公司.自控儀表檢修規(guī)程[M].2011.

[3] 厲玉鳴.化工儀表及自動(dòng)化[M].5版.化學(xué)工業(yè)出版社，2011.endprint

摘 要：針對某化工廠在應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)時(shí)，測溫模塊易受周圍大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備引起的電磁干擾，從而引起控制系統(tǒng)誤動(dòng)作的問題，總結(jié)電磁干擾引起的系統(tǒng)控制故障現(xiàn)象，給出提高抗干擾的具體措施并加以驗(yàn)證其可靠性。

關(guān)鍵詞：電磁干擾 測溫元件 抗干擾措施

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0075-01

某化工廠大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的電機(jī)本身附帶了定子、轉(zhuǎn)子的溫度檢測元件，其作用主要是實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備異常時(shí)溫度檢測元件測量值升高，達(dá)到安全界定值后通過安全聯(lián)鎖系統(tǒng)起到聯(lián)鎖保護(hù)作用。

1 故障現(xiàn)象及分析

1.1 故障現(xiàn)象

某化工廠使用的大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，由一臺大功率電機(jī)帶動(dòng)。為了實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，電機(jī)本身附帶了定子、轉(zhuǎn)子的溫度檢測元件，均是熱電阻溫度計(jì)。熱電阻檢測信號（歐姆值）直接由現(xiàn)場引入DCS系統(tǒng)經(jīng)RTD卡件轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的溫度測量值（攝氏度），最終在操作臺顯示，以便工藝實(shí)時(shí)監(jiān)控；并在測量值高于安全生產(chǎn)要求時(shí)，通過安全聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖停車，起到安全保護(hù)作用。

由于電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生巨大的電磁場，出現(xiàn)強(qiáng)電磁干擾現(xiàn)象。此時(shí)，溫度計(jì)傳輸信號很不穩(wěn)定，就會(huì)突然升高，其值遠(yuǎn)大于實(shí)際值，產(chǎn)生跳變現(xiàn)象，最終瞬間誤動(dòng)作。影響生產(chǎn)的同時(shí)，大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備驟停也對自身造成嚴(yán)重?fù)p傷。而且，事后檢查、測試確認(rèn)溫度計(jì)本身并無故障。

1.2 故障分析

原設(shè)計(jì)是現(xiàn)場溫度計(jì)由信號電纜直接引入機(jī)柜間的接線端子，再由接線端子接入到RTD卡件，經(jīng)中央處理器計(jì)算后，最終實(shí)現(xiàn)在操作盤顯示，回路圖如圖1所示：

可見，從現(xiàn)場到卡件之間沒有消除強(qiáng)電磁的干擾的措施。如果在現(xiàn)場到卡件之間就將強(qiáng)電磁干擾消除，就會(huì)解決溫度計(jì)跳變故障。

2 解決措施

2.1 理論依據(jù)

DCS系統(tǒng)中廣泛使用隔離式安全柵來隔離現(xiàn)場側(cè)和系統(tǒng)側(cè)，保障系統(tǒng)側(cè)的安全。

系統(tǒng)硬件中的隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，能防止危險(xiǎn)能量從本安端子進(jìn)入危險(xiǎn)現(xiàn)場，而且由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。其工作原理如圖2所示。

2.2 解決方案

找到問題所在后快速制定改造方案，進(jìn)行系統(tǒng)完善。具體實(shí)施為：

①、在卡件前加裝隔離式安全柵起到限壓、限流、隔離等作用，防止危險(xiǎn)能量從本安端子進(jìn)入到系統(tǒng)機(jī)柜間，增強(qiáng)檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

②、因?yàn)榘踩珫艑F(xiàn)場傳輸來的歐姆信號轉(zhuǎn)換為了模擬信號，處理歐姆信號的RTD卡件也相應(yīng)的改換為處理模擬信號的AI卡件，來保證系統(tǒng)的兼容、完善性。而且AI卡件是點(diǎn)點(diǎn)隔離的，即每一個(gè)信號回路都是獨(dú)立的不會(huì)影響其他任何一個(gè)回路，RTD卡件是四點(diǎn)一組進(jìn)行隔離，即一個(gè)回路出現(xiàn)故障會(huì)影響這一組的另外三個(gè)回路。這樣就消除了一只溫度計(jì)出現(xiàn)故障會(huì)影響這一組內(nèi)另外三支溫度計(jì)信號不穩(wěn)定的弊端，而且AI卡件的抗干擾能力和穩(wěn)定性能都強(qiáng)于RTD卡件，從另一方面增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。完善后的系統(tǒng)回路如圖3所示。

2.3 改造效果

下面通過溫度計(jì)趨勢圖對比，來說明系統(tǒng)完善后的效果。（見圖4）

由圖4可見，采取抗干擾措施前溫度測量值有跳變現(xiàn)象，跳變值達(dá)到200～1000℃遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常的安全聯(lián)鎖值95/150℃，易造成誤聯(lián)鎖。采取措施后其運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)，真實(shí)的反映了工藝生產(chǎn)的實(shí)際狀況，沒有出現(xiàn)跳變現(xiàn)象。

3 結(jié)語

DCS控制系統(tǒng)測溫模塊的改善中，成功抑制了電磁干擾問題，這不僅解決了生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題，還可以推廣到消除其它大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾對儀表的干擾，包括溫度儀表、壓力儀表、流量儀表等多類遠(yuǎn)傳信號儀表。

參考文獻(xiàn)

[1] 德國P+F公司，安全柵.

[2] 聚銀公司.自控儀表檢修規(guī)程[M].2011.

[3] 厲玉鳴.化工儀表及自動(dòng)化[M].5版.化學(xué)工業(yè)出版社，2011.endprint