DCS系统信号干扰与接地问题探讨

摘 要：随着我国现代科学技术持续发展，市场的竞争力也更加激烈，大部分企业想要在激烈的市场竞争中站稳脚步，需要建设扩大企业优势。而在企业进行生产时，需要使用多台计算机对生产过程中各个环节进行管理，获得相应数据以实现对生产体系的各个环节进行自动控制。基于这种要求，DCS控制系统受到了各个企业和专业工作人员的广泛关注。DCS系统由于其优秀的处理机能受到了各大企业的青睐。但是在DCS系统进行实际运行工作中，依旧因为各种因素的影响，会存在一定的问题，导致DCS系统的控制潜力不能得到充分利用。该文对DCS系统使用过程中受到信号干扰的原因进行分析，重点对DCS系统的接地问题进行探讨，希望提高DCS系统在使用中的工作效率。

关键词：DCS系统 信号干扰 接地问题

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0044-02

1 干扰原因

在我国经济快速建设的今天，对电力的需求也在与日俱增，对电站控制系统自动化水平的要求也在不断提高，为了满足自动化控制的要求，DCS系统已经广泛运用于电厂自动化控制。DCS系统使用过程中合理、可靠是DCS系统的优点，而保证系统接地是DCS系统正常工作的重要基础。DCS采取接地措施可有效防止系统受到干扰，所以保证DCS接地系统的可靠性决定了DCS系统抗干扰能力。

1.1 电阻耦合干扰

在工作过程中，由于许多工厂对于电线老化问题较为忽视。当多种信号线路一起进行信号传输时，会由于电线上的绝缘材料老化漏电而影响到其他传输信号，对其他传输信号有所干扰。除此之外，不仅信号线老化会对其他信号线产生影响，而一些大功率电路（例如：产热电路）在使用中如果发生线路老化，也会对信号产生很大干扰。在一些执行设备中，在现场采用220 V供电时，如果在线路中发生短路问题，同样会对传输信号有所影响。在对信号线进行接地使用时，如果接地位置不合理或者不正确，会由于电路两端较大的电位差而产生一个电路环流，也会对信号传输发生干扰。

1.2 雷击干扰

雷击发生时由于其强大的能量会在受击部分形成范围较大的电磁干扰。雷击对系统产生影响的方式一般有两种：一种是雷击有可能会对建设在外部的信号线造成影响，从而引起信号干扰；另一种是在雷击信号电缆附近发生，通过分布电容和电感设备传送到信号线，从而对信号线产生一个瞬时并且能量极高的电磁脉冲干扰，严重时有可能会损坏设备，对工作人员安全产生影响。雷击干扰时对一种常见的干扰方式，针对雷击干扰可以采用安装金属电缆管或者槽铺信号线，保证金属槽或电缆管有良好的接地情况，从而防止雷击对信号线产生影响。对于架空信号线来说，需要在外部电路上加装避雷器，同时在控制系统电脑端使用防雷信号，从而保证设备的安全运行。

1.3 DCS供电线路干扰

由于电厂中的大型设备启动关闭较为频繁，对大型元件的开关操作也很频繁，在这些大型电机设备开关时会产生瞬时的大型交变磁场。交变磁场会在信号线上发生耦合，从而对系统产生干扰，而这些交变磁场也会对电源线产生高频干扰，信号程度如果超过规定范围也会对系统产生影响。为了保证在大型电机进行开关时对系统进行保护，可以采用在电路中加入变压器，保证在开关电机时不会因为电压变化过大而产生交变磁场。

2 抑制干扰方式

（1）保证信号线正常使用。在信号线的使用过程中，避免多条信号线纠缠在一起，同时定期对信号线进行检查，对有绝缘胶体有破损的信号线进行修复和更换，以保证信号线的正常使用，避免发生漏电而对传输信号产生干扰。

（2）将电缆分层敷设。将传递不同信号的电缆隔离开来，采用分层铺设的方式对电缆进行一定的调控，从而保证电缆之间不会相互作用。对于传递相同信号的电缆来说，也应当尽可能避免线路密集的纠缠，由于计算机端口在对信号进行处理时对信号可以进行一定程度的精密分析，所以如果有较为类似的信号互相发生信号干扰时，会对计算机的判断产生影响，从而导致计算机工作过程中出现分析错误。

（3）电气隔离。在设备运行过程中，可以采用电缆隔离的方式将信号进行隔离，从而保证信号之间不会产生相互影响。但隔离方式不仅可以将传输信号线进行隔离，还可以在电脑端将信号进行分类隔离，采用这种隔离方式可以很大程度上减小共模干扰对计算机造成的危害。还可以采用隔离放大器将信号的输入端与计算机完全隔离，采用这种方式可以对阻断干扰信号之间形成回路，抑制干扰的危害，保证系统的正常运行。

（4）供电系统的隔离。由于电厂中常常会对大功率电机进行开关，开关过程中会产生高频信号，为了防止高频电磁对系统产生干扰，可以通过在供电线路上安装变压器，可以对大功率电机开关所产生的高频电磁进行约束，避免对系统产生影响。

3 DCS接地原则

根据技术方面的有关规定，计算机或DCS系统信号电缆在安装过程中必须接地使用，禁止浮空安装，其接地方式必须符合各项规定。当信号源处于浮空状态时，计算机端的屏蔽层必须接地使用；当信号源处于接地状态时，信号源端的屏蔽层应当接地使用；当屏蔽电缆需要经过接线盒分断合并时，应当将接线盒两端的屏蔽层电缆在接线盒内进行连接。

在对DCS系统的电缆进行选择和安装时，必须严格按照相关规定进行。对屏蔽电缆屏蔽层的接地方式应当按照以上规定。同时为了提高DCS系统的稳定性，可以选用阻燃型和绞铜网对计算机电缆实施安装。

4 DCS电源接地规范

在对电源进行供电时，由于在电源系统中已经安装了地线和电气线，所以可以采用浮空方式进行供电。

（1）在电源控制系统中，需要对电源采用单独的配电箱，从而保证电源系统的配电不会受到信号影响。在安装配电箱时，需要安装在控制室的进线位置，保证线路良好接地，保证配电箱的正常运行

（2）对于配有UPS的电源系统。由于UPS交流输入端、输出端已经与地线连接完成，并通过外壳保证接地，所以在配线时只需要注意UPS系统中的线路与地线正常连接，并且外壳与地面接触。同时对于无电气地来说，需要在交流电源进线位置就近接地，不能将信号引到DCS系统中；在UPS投入使用时，需要保证相线和零线与控制站和操作站的开关进行连接，注意不能将UPS的外壳与控制站的外壳接触。

（3）对于不配备UPS系统的电源，只需要将电源中相线与零线引出，与控制站或操作站的开关连接即可。

5 结语

DCS系统对于现代各个企业和工厂来说有着十分重要的作用，为了保证其使用，DCS系统的接地工作需要专业人员引起高度重视。接地工作作为DCS系统安全使用的关键和核心，需要在安装和设置过程中引起高度重视，才能保证接地工作的顺利进行，从而保证DCS系统在运行过程中安全可靠，充分发挥其对工业生产的管理作用。由于DCS系统对工厂生产中的安全性和有效性有着十分重要的作用，所以保证DCS系统的正常运行是一项重要的工作。该文就DCS系统的抗干扰方式和接地方式进行了浅显探讨，这两方面是DCS系统正常运行的基础和前提，只有把这两方面的工作做到位，才能对DCS运行过程中出现的问题进行有条不紊的监控和解决，从而保证工业生产的高效性和持续性。

参考文献

[1] 程学超.DCS系统抗干扰问题探讨[J].科技风，2009（13）： 187.

[2] 周倩，鲁学农，张文景，等.火电厂DCS系统信号抗干扰研究及实例[J].中国电力，2012，45（4）：64-67.

[3] 张晓臣.DCS系统信号干扰与接地研究[J].电子世界，2012（21）：113-114.

[4] 陈小健，周洪煜.中小型火电厂DCS系统的抗干扰要求与设计[J].计算机测量与控制，2013，21（7）：1834-1837.

[5] 赵万荣，李康良.DCS系统接地与抗干_问题浅析[C]//第四届长三角科技论坛――长三角电力科技分论坛论文集.2007：146-149.

[6] 李必玉.DCS系统接地的探讨[J].新世纪水泥导报，2006， 12（3）：42-44.