工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)干擾問題及處理方法

        目前，各種干擾在各類工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中均存在，所以儀表及控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)的抗力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。隨著DCS、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用，被控對(duì)象和被測(cè)信號(hào)往往分布在各個(gè)不同的地方，并且他們與控制站之間也有相當(dāng)長(zhǎng)的距離，因此，信號(hào)線和控制線均可能是長(zhǎng)線。其次，現(xiàn)場(chǎng)往往有許多強(qiáng)電設(shè)備，它們的啟動(dòng)和工作將對(duì)測(cè)控系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。同時(shí)來自空間的輻射干擾、系統(tǒng)外引線干擾等問題尤為突出。因此，除有用信號(hào)外，由于各種原因必然會(huì)有一些與被測(cè)信號(hào)無關(guān)的電流或電壓存在，這種無關(guān)的電流或電壓通稱“干擾（噪聲）”。在測(cè)量過程中，這些干擾若不能很好地處理，那它將歪曲測(cè)量結(jié)果，嚴(yán)重時(shí)甚至使儀表或計(jì)算機(jī)不能工作。大量實(shí)踐說明，抗干擾性能是各種電子測(cè)量裝置的一個(gè)很重要的問題，尤其是DCS、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展，有效地排除和抑制各種干擾，已成為必需探討和解決的迫切問題，因?yàn)楦蓴_不僅能造成邏輯混亂，使系統(tǒng)測(cè)量和控制失靈，以致降低產(chǎn)品的質(zhì)量，甚至使生產(chǎn)設(shè)備損壞，造成事故。因此，抗干擾技術(shù)在儀表測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝和日常維修中都必需給予足夠的重視。
　　常見干擾源及對(duì)系統(tǒng)的干擾：
　　由于測(cè)控信號(hào)往往是一種微弱的直流或變化緩慢的來自空間的輻射干擾對(duì)測(cè)控系統(tǒng)影響主要通過兩條路徑：一是直接對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；二是對(duì)計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備及通訊網(wǎng)絡(luò)的輻射，由外圍設(shè)備和通信線路的感應(yīng)引入干擾。
　　來自傳輸?shù)母蓴_主要有兩種途徑：一是通過傳感器供電電源或公用信號(hào)儀表的供電電源即配電器串入的電網(wǎng)干擾；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起元件損壞，邏輯出錯(cuò)和大的系統(tǒng)故障。
　　自接地系統(tǒng)的干擾主要是接地系統(tǒng)混亂：測(cè)控系統(tǒng)的屏蔽接地線及機(jī)殼接地線、信號(hào)接地線、功率地線、交流電源地線等引起的噪聲耦合干擾。
　　綜上所述，我們可以總結(jié)出各種干擾源（噪聲源）對(duì)測(cè)量裝置及檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾電流（電壓），需同時(shí)具備三個(gè)要素：⑴噪聲源；⑵對(duì)噪聲敏感的接受電路；⑶噪聲源到接受電路之間的傳輸途徑。
　　通用的抗干擾技術(shù)：
　　既然形成對(duì)測(cè)量裝置及檢測(cè)系統(tǒng)的噪聲干擾需要"三要素"，因此消除和減弱噪聲干擾的方法亦應(yīng)針對(duì)三項(xiàng)因素采取措施，即：⑴消除或抑制噪聲源；⑵阻截干擾傳遞途徑；⑶削弱接受電路對(duì)噪聲干擾的敏感性。以上三方面措施均屬于硬件措施。隨著微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，智能傳感器和智能儀表的普遍應(yīng)用，在軟件方面，像數(shù)字濾波、數(shù)字處理等更多的抑制干擾的措施和方法得以應(yīng)用，儀表測(cè)控系統(tǒng)安全水平大大提高。以上幾種措施通常采取隔離、屏蔽、抑制、接地保護(hù)、軟件技術(shù)完成，下面對(duì)這幾種技術(shù)一一介紹。
　　隔離包含兩種意義：一為可靠絕緣，即保證導(dǎo)線之間不會(huì)產(chǎn)生漏電流，所以要求導(dǎo)線絕緣材料的耐壓等級(jí)、絕緣電阻必須符合規(guī)定；另一為合理配線，即要求信號(hào)線盡量避開干擾源，譬如當(dāng)動(dòng)力線和信號(hào)線平行敷設(shè)時(shí)，兩者必須保持一定的間距，兩者交叉時(shí)要盡可能垂直，導(dǎo)線穿管敷設(shè)時(shí)，電源線和信號(hào)線應(yīng)在不同導(dǎo)線管內(nèi)。不同信號(hào)輻值的信號(hào)線不宜穿在同一導(dǎo)線管內(nèi)。在采用金屬匯線槽敷設(shè)時(shí)，不同輻值導(dǎo)線、電纜與電力線需用金屬隔板隔開。同一多芯電纜內(nèi)不宜有不同輻值的信號(hào)線等等。
　　屏蔽和抑制是用金屬導(dǎo)體把被屏蔽的元件、組合件、電路及信號(hào)線包圍起來，主要用于抑制電流性噪聲藕合，起到一定的磁屏蔽作用。另外用雙絞線代替兩根平行線是抑制磁場(chǎng)干擾的一種行之有效的方法。
　　接地保護(hù)是指通過接地保護(hù)設(shè)備和人身安全和抑制干擾。通常分為屏蔽接地、本安接地、保護(hù)接地、信號(hào)回路接地，下面分別介紹：⑴保護(hù)接地是將電氣設(shè)備、用電儀表正常情況下不帶電的金屬部分與接地體之間做良好的金屬連接，若儀表盤意外帶電時(shí)，接地短路電流大多通過接地電阻；⑵工作接地是保證儀表精確、可靠地正常工作，它包括信號(hào)回路接地、屏蔽接地和本安儀表接地。
　　軟件抗干擾技術(shù)：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境硬件抗干擾措施無能為力，譬如工控機(jī)死機(jī)了或者控制出錯(cuò)了。這將給生產(chǎn)帶來可怕后果，因此使用軟件抗干擾措施避免和減輕這些意外事故猶為重要。通常使用的軟件抗干擾技術(shù)有：實(shí)時(shí)控制軟件運(yùn)行過程中的自監(jiān)視法、實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的互監(jiān)視法和重要數(shù)據(jù)備份法。