摘 要：分散型控制系統(tǒng)（DCS）如今在石油化工領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，其抗干擾能力是生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定運(yùn)行的基本保障。文章簡(jiǎn)要介紹了石油化工生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)各類干擾源對(duì)DCS系統(tǒng)的影響，并闡述了常用的DCS系統(tǒng)抗干擾措施應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)；干擾源；抗干擾措施

1 引言

分散型控制系統(tǒng)（DCS）如今已成為過程工業(yè)自動(dòng)化的主流控制系統(tǒng)，被廣泛地應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域。DCS系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制及網(wǎng)絡(luò)通訊等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為核心，可實(shí)現(xiàn)對(duì)石油化工生產(chǎn)過程的集中管理和分散控制，極大的提升了石油化工行業(yè)的自動(dòng)化水平。DCS系統(tǒng)的可靠性與石油化工生產(chǎn)裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)，DCS系統(tǒng)的抗干擾能力則是系統(tǒng)可靠性至關(guān)重要的保障。

2 各類干擾源對(duì)DCS系統(tǒng)的影響

干擾源的存在導(dǎo)致了干擾的形成，干擾源主要可分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲兩大類。內(nèi)部干擾源主要來源于電子線路的熱效應(yīng)和散粒效應(yīng)，外部噪聲則包含自然界噪聲與人為干擾的影響。

石油化工生產(chǎn)過程工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，電磁環(huán)境較為惡劣，電氣設(shè)備與輸電線路周邊存在強(qiáng)烈的空間輻射電磁干擾（EMI）。EMI會(huì)在DCS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)內(nèi)部形成電路感應(yīng)，降低系統(tǒng)的電磁兼容性；并通過電源及現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)線將強(qiáng)烈的傳輸干擾引入DCS系統(tǒng)。

石油化工裝置內(nèi)的電網(wǎng)內(nèi)部變化，會(huì)將輸電線路上形成感應(yīng)電壓、電流與高頻信號(hào)，引入DCS系統(tǒng)。而現(xiàn)場(chǎng)儀表通過控制電纜與DCS系統(tǒng)連接， EMI可通過其信號(hào)線與電源線將干擾噪聲引入DCS系統(tǒng)，引起I/O卡件和相關(guān)設(shè)備的工作異常，造成I/O卡件精度、性能的大幅下降，嚴(yán)重時(shí)造成DCS系統(tǒng)故障與元器件損傷。

其次，接地系統(tǒng)混亂也會(huì)造成DCS系統(tǒng)的可靠性與抗干擾能力嚴(yán)重降低。若不能正確接地，會(huì)引起DCS系統(tǒng)接地系統(tǒng)混亂，造成大地電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起環(huán)路電流，從而導(dǎo)致DCS系統(tǒng)無法正常工作。

另外，自然條件下的閃電、雷擊等放電現(xiàn)象則會(huì)在信號(hào)線上產(chǎn)生極高的沖擊電壓，嚴(yán)重時(shí)可對(duì)DCS系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備造成損壞?，F(xiàn)場(chǎng)大型設(shè)備的振動(dòng)與噪聲干擾也會(huì)對(duì)DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成不良影響。

3 DCS系統(tǒng)的抗干擾措施應(yīng)用

DCS系統(tǒng)內(nèi)部噪聲的抑制，是DCS系統(tǒng)廠家所關(guān)注研究的重點(diǎn)通過優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)，提高控制系統(tǒng)的電磁兼容性（EMC）與抗干擾能力。而作為儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者、使用者與維護(hù)者，關(guān)心的重中之重則是如何在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行、維護(hù)過程中減少外部噪聲對(duì)DCS系統(tǒng)的影響。

綜合考慮使用良好的隔離、屏蔽手段，可有效降低EMI對(duì)DCS系統(tǒng)的影響。DCS系統(tǒng)應(yīng)于專用的機(jī)柜間內(nèi)安裝布置，并遠(yuǎn)離存在較大磁場(chǎng)干擾的場(chǎng)所；機(jī)柜間內(nèi)應(yīng)敷設(shè)防靜電地板，防止靜電干擾，必要時(shí)可考慮于機(jī)柜間墻壁內(nèi)安裝屏蔽材料。

為保證供電可靠性，并降低電源噪聲對(duì)DCS系統(tǒng)的干擾，宜采用交流不間斷電源裝置（UPS）為DCS系統(tǒng)供電，條件允許時(shí)宜采用雙回路供電。UPS電源具有良好的隔離、濾波功能與抗市電干擾能力，可提供穩(wěn)定無雜質(zhì)的交流電源，并在市電輸入異常時(shí)能保證DCS系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)的正常運(yùn)行UPS電源宜安裝于專用的UPS間內(nèi)，降低電磁干擾對(duì)DCS系統(tǒng)的影響。

現(xiàn)場(chǎng)儀表的信號(hào)線應(yīng)選用帶絕緣層的雙絞線屏蔽控制電纜，并置于金屬保護(hù)套管或接地的封閉儀表槽盒內(nèi)敷設(shè)，可形成良好的屏蔽層，有效抑制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的空間輻射電磁干擾，同時(shí)也是實(shí)用的雷擊保護(hù)措施。

合理接地也是保證DCS系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，DCS系統(tǒng)的接地應(yīng)采用等電位連接方式的共用接地系統(tǒng)，最終接到電氣接地系統(tǒng)。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)保證單點(diǎn)接地，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇在信號(hào)側(cè)接地或DCS系統(tǒng)側(cè)接地，達(dá)到合理抑制電容性耦合干擾的目的。

石油化工生產(chǎn)過程工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，DCS系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表與電氣設(shè)備的實(shí)際情況在輔助機(jī)柜內(nèi)相應(yīng)配置信號(hào)隔離器、中間繼電器與浪涌保護(hù)器等設(shè)備。信號(hào)隔離器與中間繼電器常用于電氣信號(hào)與儀表信號(hào)間的隔離，其良好的電氣隔離性能可有效抑制噪聲干擾；浪涌保護(hù)器則可以為DCS系統(tǒng)提供良好的安全防護(hù)，有效防止雷擊對(duì)DCS系統(tǒng)設(shè)備的損壞。

4 結(jié)束語

石油化工DCS控制系統(tǒng)的抗干擾措施是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。為合理降低干擾源對(duì)DCS系統(tǒng)的影響，在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維護(hù)過程中應(yīng)對(duì)各類噪聲干擾因素防微杜漸，遇到相關(guān)問題時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)癥下藥，保證石油化工生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：

張哲（1989- ），男，碩士研究生，畢業(yè)于華中科技大學(xué)，現(xiàn)就職于長嶺煉化岳陽工程設(shè)計(jì)有限公司電控室。