炼轧钢中心泵站控制系统干扰解决方案

摘要：目前钢厂中的设备集成化程度较高，大部分设备都是采用控制室集中控制方式，因此控制系统显得尤为重要。如果控制系统因为各种干扰显示异常数据及发送错误指令，则现场设备将无法保证正常供水，影响炼钢、轧钢系统的生产安全。本文根据现场设备实际遇到的问题，分析了控制系统干扰的主要来源，制定了抗干扰措施的解决方案，来降低由于控制系统受干扰而给现场设备运行带来的隐患。

关键词：控制系统 干扰解决方案

中图分类号：TL362文献标识码： A

Solution scheme to disturbance of control system in the center station of steelmaking and rolling

Pangyanfei

(Ningbo steel & iron Co.,Ltd. Zhejiang Provice,Ningbo City,315800)

abstract: at present the control system is very important,because ofequipment integration degree is high,most of the equipment are used in the control room centralized control mode in a steel mill. Field device will not be able to ensure normal water supply, because ofthe control system showed abnormal data and send the wrong instruction by various disturbance. According to the practical problems, the theme reduced the field equipment operation risks caused of control system of the interference, by analysis the main source ofthe control system interference and make the solution of the anti interference measures.

keywords: control system interference solution

1 前言

炼轧钢中心泵站主要是为炼钢、轧钢系统提供冷却水，主要设备有水泵、阀门、冷却塔、电气配电柜、变压器及控制系统等。目前送水的多台泵组均采用集中控制的方式，为保证炼钢、轧钢系统正常用水，就必须确保控制系统的安全、可靠性。

然而，由于炼轧钢中心泵站内的高压电机很多又是采用变频控制的，施工时控制电缆与电力电缆不是很规范，使得控制系统到现场各个控制点之间暴露在在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，控制系统的信号干扰致使一些信号发生畸变，显示异常数据及发送错误指令，影响炼钢、轧钢系统的生产安全。本文分析了信号干扰产生的来源和传播信息途径，并采取屏蔽干扰源，切断传播途径或增强设备的抗干扰性能等措施，来降低由于控制系统受干扰而给现场设备运行带来的隐患。

2 干扰的来源

控制系统的干扰的来源主要来自接地系统混乱时的干扰、空间辐射干扰、系统外引线干扰。

2.1 来自接地系统混乱时的干扰

正确的接地能抑制电磁干扰的影响，而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使控制系统系统将无法正常工作。

2.2 空间辐射干扰

空间辐射电磁场主要由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生，统称为辐射干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场、频率有关，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；二是对PLC通信网络的辐射，由通信线路感应引入干扰。

2.3 系统外引线干扰

主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。电源引入的干扰主要是由于开关操作、大型电力设备启停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等引起，都通过输电线路传到电源原边。信号线引入的干扰，主要是因为干扰沿控制系统连接的各类信号传输线侵入控制系统。

3 解决方案

从干扰的来源分析，解决干扰问题要从三个方面考虑，即为抑制干扰、切断干扰途径及提高设备抗干扰能力。

3.1 正确接地抑制干扰

在控制系统中，接地是抑制噪声和防止干扰的主要方法。接地可消除各电路电流流经一个公共地阻抗时所产生的噪声电压；避免受磁场和地电位差的影响，即不使其形成地环路，如果接地方式处理不好，就会形成噪声耦合；使屏蔽和滤波有环路。控制系统多采用的是一点接地。

炼轧钢中心泵站信号在雷雨和潮湿的天气时经常会出现信号跳动的情况，通过查看现场发现交流地与信号地共用，由于在一段电源的两点间会有数毫伏甚至几伏电压，对低电平信号电路来说，这是一个非常严重的干扰，必须加以隔离和防治。因此对炼轧钢中心泵站的控制系统采取单独接地改造，实施后信号波动有明显改进，但偶尔仍有跳动现象。

3.2 隔离切断干扰途径

3.2.1 在控制柜侧加装信号隔离器

现场来的模拟量测量信号现先进入隔离器，再接入控制柜中。信号隔离器能将现场的各种干扰有效的切断。如果仪表安装在现场高处或空旷地方可以考虑选用防雷隔离器，一旦仪表被雷击后，防雷隔离器能泄放由于雷电干扰产生的高电压及过电流，防止控制系统的损坏。

炼轧钢中心泵站有一台仪表，安装在室外60米的高空中监测冷却塔水位，雷雨天气时，经常遭到雷击，雷电干扰通过液位计的传输电缆到达控制柜内，使控制柜内的模拟量模块损坏，很多仪表数据也不同程度的出现失真现象，通过在控制柜内加装防雷信号隔离器，雷电干扰被有效的隔离，使得控制系统得以安全运行。

3.2.2 采用屏蔽电缆

在控制系统中为了减少信号中电容耦合噪声，准确检测和控制，对信号采用屏蔽措施是十分必要的。屏蔽是用金属把电场或磁场等外界干扰阻止在受干扰物之外，控制系统常用的静电屏蔽手段是采用屏蔽电缆。

炼轧钢中心泵站室外有台液位仪表距离控制系统较远，当周围的高压变频电机启动时，液位计显示消失后又慢慢恢复。查看了液位计怀疑是高压设备产生的强磁场对液位计的传输电缆产生了干扰，检查液位计传输电缆是屏蔽电缆，但屏蔽层未在现场接地，经过屏蔽处理后，液位计的抗干扰能力明显增强，高压设备启动时正常显示。

3.3 设备选型提高设备抗干扰能力

在控制系统设计阶段，对于现场设备处在强磁场环境的地方，考虑选用一些抗干扰较强的设备，通过提升自身的抗干扰能力，来抑制干扰。

4 结束语

控制系统干扰一直是困惑工控行业的一个难题，要从根本上解决难题，必须要从设备的选型，电缆的敷设、接线，规范接地等多方面综合考虑，要在设计人员、施工人员及现场维护人员共同努力下完成。本文就炼轧钢中心泵站存在的控制系统干扰问题，提出了相应的解决方案，供同行业人员参考。

参考文献

[1]乐嘉谦主编，仪表工手册，化工工业出版社，2003.7

[2]姜建国等编著，信号与系统分析基础，清华大学出版社，2006.7