DCS控制系统测温模块抗电磁干扰措施

摘 要：针对某化工厂在应用DCS控制系统时，测温模块易受周围大型转动设备引起的电磁干扰，从而引起控制系统误动作的问题，总结电磁干扰引起的系统控制故障现象，给出提高抗干扰的具体措施并加以验证其可靠性。

关键词：电磁干扰 测温元件 抗干扰措施

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0075-01

某化工厂大型转动设备的电机本身附带了定子、转子的温度检测元件，其作用主要是实时监控电机的运行状态。当关键的转动设备异常时温度检测元件测量值升高，达到安全界定值后通过安全联锁系统起到联锁保护作用。

1 故障现象及分析

1.1 故障现象

某化工厂使用的大型转动设备，由一台大功率电机带动。为了实时监控电机的运行状态，电机本身附带了定子、转子的温度检测元件，均是热电阻温度计。热电阻检测信号（欧姆值）直接由现场引入DCS系统经RTD卡件转换为相对应的温度测量值（摄氏度），最终在操作台显示，以便工艺实时监控；并在测量值高于安全生产要求时，通过安全联锁系统联锁停车，起到安全保护作用。

由于电机高速旋转，产生巨大的电磁场，出现强电磁干扰现象。此时，温度计传输信号很不稳定，就会突然升高，其值远大于实际值，产生跳变现象，最终瞬间误动作。影响生产的同时，大型转动设备骤停也对自身造成严重损伤。而且，事后检查、测试确认温度计本身并无故障。

1.2 故障分析

原设计是现场温度计由信号电缆直接引入机柜间的接线端子，再由接线端子接入到RTD卡件，经中央处理器计算后，最终实现在操作盘显示，回路图如图1所示：

可见，从现场到卡件之间没有消除强电磁的干扰的措施。如果在现场到卡件之间就将强电磁干扰消除，就会解决温度计跳变故障。

2 解决措施

2.1 理论依据

DCS系统中广泛使用隔离式安全栅来隔离现场侧和系统侧，保障系统侧的安全。

系统硬件中的隔离式安全栅采用了限压、限流、隔离等措施，能防止危险能量从本安端子进入危险现场，而且由于信号线路无需共地，使得检测和控制回路信号的稳定性和抗干扰能力大大增强，从而提高了整个系统的可靠性。其工作原理如图2所示。

2.2 解决方案

找到问题所在后快速制定改造方案，进行系统完善。具体实施为：

①、在卡件前加装隔离式安全栅起到限压、限流、隔离等作用，防止危险能量从本安端子进入到系统机柜间，增强检测和控制回路信号的稳定性和抗干扰能力，从而提高整个系统的可靠性。

②、因为安全栅将现场传输来的欧姆信号转换为了模拟信号，处理欧姆信号的RTD卡件也相应的改换为处理模拟信号的AI卡件，来保证系统的兼容、完善性。而且AI卡件是点点隔离的，即每一个信号回路都是独立的不会影响其他任何一个回路，RTD卡件是四点一组进行隔离，即一个回路出现故障会影响这一组的另外三个回路。这样就消除了一只温度计出现故障会影响这一组内另外三支温度计信号不稳定的弊端，而且AI卡件的抗干扰能力和稳定性能都强于RTD卡件，从另一方面增强了系统稳定性。完善后的系统回路如图3所示。

2.3 改造效果

下面通过温度计趋势图对比，来说明系统完善后的效果。（见图4）

由图4可见，采取抗干扰措施前温度测量值有跳变现象，跳变值达到200～1000℃远远大于正常的安全联锁值95/150℃，易造成误联锁。采取措施后其运行状态平稳，真实的反映了工艺生产的实际状况，没有出现跳变现象。

3 结语

DCS控制系统测温模块的改善中，成功抑制了电磁干扰问题，这不仅解决了生产中遇到的实际问题，还可以推广到消除其它大型转动设备高速转动产生强电磁干扰对仪表的干扰，包括温度仪表、压力仪表、流量仪表等多类远传信号仪表。

参考文献

[1] 德国P+F公司，安全栅.

[2] 聚银公司.自控仪表检修规程[M].2011.

[3] 厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].5版.化学工业出版社，2011.