【TWINHOW推好高質(zhì)量發(fā)展科技觀察：工業(yè)自動化中的工業(yè)現(xiàn)場總線的干擾問題】

在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，依據(jù)行業(yè)工藝不同、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同、類型設(shè)備不同、運行環(huán)境不同等眾多因素，具體的干擾問題也是五花八門。各種各樣的干擾極易引發(fā)通信故障，因此通過一些直接有效的手段去提高系統(tǒng)的抗干擾能力，對于保障生產(chǎn)是非常有必要的。

博森泰克：工業(yè)自動化中的工業(yè)現(xiàn)場總線的干擾問題

眾所周知，無論是在工廠控制領(lǐng)域還是過程控制領(lǐng)域，干擾是每個工控人繞不開的永恒話題，可以說，如果從事工業(yè)自動化現(xiàn)場的系統(tǒng)維護工作，干擾問題可能會遲到，但絕不會缺席。
什么？你還沒有遇到過？那你的幸運基本上已經(jīng)超過90%的維護工程師！


事實上，所謂的“干擾問題”只是一個籠統(tǒng)的說法，作為一個復(fù)雜的綜合性問題，其中涉及到的相關(guān)技術(shù)非常廣泛，值得深入探討。今天，我們就先淺聊一下關(guān)于現(xiàn)場總線應(yīng)用中的“干擾問題”。
在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，依據(jù)行業(yè)工藝不同、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同、類型設(shè)備不同、運行環(huán)境不同等眾多因素，具體的干擾問題也是五花八門。各種各樣的干擾極易引發(fā)通信故障，因此通過一些直接有效的手段去提高系統(tǒng)的抗干擾能力，對于保障生產(chǎn)是非常有必要的。


SOURCE
造成總線控制系統(tǒng)干擾的一些原因


根據(jù)多年的排故經(jīng)驗我們發(fā)現(xiàn)，對于現(xiàn)場總線系統(tǒng)來說，常見的干擾來源有以下幾種:

電纜混絞導(dǎo)致的干擾
我們在排故的過程中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場電源線纜與信號傳輸線纜距離很近甚至混絞在一起的現(xiàn)象。
電力線纜周圍有比較強烈的電磁環(huán)境，極有可能造成通訊的不穩(wěn)定。



來自儲能負載的干擾
在控制系統(tǒng)中，往往有很多具備儲能特性的負載，如果沒有加裝信號隔離裝置或者浪涌吸收器，在一些特定情況下會產(chǎn)生較大的反電動勢，對系統(tǒng)通信信號造成影響。



接地不規(guī)范引起的干擾
PLC控制柜與大地之間存在著電位差,不規(guī)范的接地系統(tǒng)會因為這種電位差而引起干擾。


電網(wǎng)波動導(dǎo)致的干擾
在電網(wǎng)負荷發(fā)生變化的情況下，如大型設(shè)備啟停引起的諧波，會對電網(wǎng)質(zhì)量產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時會影響到總線系統(tǒng)的正常通信。




SOLUTION
總線控制系統(tǒng)干擾問題的一些應(yīng)對方法


依據(jù)干擾產(chǎn)生的原因，避免干擾的影響可以從通過規(guī)范化施工來避免干擾產(chǎn)生和提高系統(tǒng)抗干擾能力兩方面入手。

其中，系統(tǒng)安裝實施的規(guī)范包括：
系統(tǒng)線纜敷設(shè)的規(guī)范性
電纜的作用是傳遞信號，但是其本身也有可能會成為干擾源，或者在受到干擾之后成為干擾信號的傳導(dǎo)介質(zhì)。

為了避免這樣的情況發(fā)生，通常需要依據(jù)線纜類型進行部署。
在工業(yè)環(huán)境下可以將線纜分為：敏感信號線、不敏感信號線和低干擾電位線、強干擾信號源線和大功率電源線。


不同種線纜分開布置，中間隔開適當(dāng)距離，不同線纜之間分開進行屏蔽。

正確規(guī)范的接地和屏蔽系統(tǒng)
接地在EMC方面的功能在于消耗干擾電流、阻止耦合。

一般建議在PROFIBUS中使用多點接地：


在參考導(dǎo)體中使用這種接地方法的優(yōu)點在于：高頻情況下，接地系統(tǒng)具有較低的電位差。



在干擾情況較為嚴(yán)重的環(huán)境下，為了進一步提高系統(tǒng)的可靠性，還可以根據(jù)不同的現(xiàn)場條件和應(yīng)用需求，來選擇適當(dāng)?shù)脑鰪娛侄蝸硖岣呦到y(tǒng)的抗干擾能力。
例如選擇增加信號中繼器、浪涌吸收器、光纖來增強電磁環(huán)境下信號傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。
PROCENTEC B5 和T1，是針對這一問題的完美CP：B5集成中繼器、集線器、分支器、隔離器功能，縮小了可能出現(xiàn)的故障范圍，同時具備冗余通道和報警觸點，極大地提高了PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
T1具備浪涌吸收功能，用于消除反射波。


電流隔離和冗余通道進一步將PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)可能受到的干擾影響降低到最小。
更進一步，PROCENTEC的集成光電轉(zhuǎn)換、中繼器、集線器、分支器、隔離器功能的B4FO2，實現(xiàn)創(chuàng)建光纖主干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的同時，優(yōu)化電信號端的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，非常適用于有強烈電磁干擾的環(huán)境和遠距離信號傳輸。



總的來說，雖然干擾并不是一個簡單的問題，但是只要通過專業(yè)的檢測明確具體的發(fā)生原因，并制定針對性的解決方案，也并非無法克服。