探討dcs控制系統(tǒng)中的抗干擾問題

1、<p>　　探討DCS控制系統(tǒng)中的抗干擾問題</p><p>　　摘要:隨著社會的發(fā)展，對能源的需求日益增長，其中，發(fā)電廠更是能源的基站，在發(fā)電廠工程實施及運行中，必須綜合考慮各種控制系統(tǒng)的抗干擾性能，本文結合射陽港發(fā)電廠三期工程DCS控制系統(tǒng)安裝與調試過程中出現的一些問題和現象，分析了各種干擾因素對發(fā)電廠控制系統(tǒng)的影響,并提出與運用了幾種有效的抗干擾措施。 </p><p>　

2、　關鍵詞:DCS控制系統(tǒng)；抗干擾問題；解決方法 </p><p>　　中圖分類號： TL503.6 文獻標識碼： A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　發(fā)電廠設備眾多且相互關聯，因此其相互之間干擾不僅種類多，而且傳播凡是和途徑更是各不相同。在發(fā)電廠的運轉生產中，長期的干擾會造成嚴重的信號紊亂，進而影響生產的安全運

3、轉，因此必須有效的隔離乃至預防各種干擾，從而來保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運行。 </p><p><b>　　1、工程概況 </b></p><p>　　江蘇射陽港電廠2х660MW燃煤發(fā)電機組工程控制系統(tǒng)采用分散控制系統(tǒng)(DCS),由艾默生控制系統(tǒng)有限公司供貨,實現單元機組爐、機、電集中監(jiān)控,完成單元機組主輔機及熱力系統(tǒng)的檢測、控制、報警、聯鎖保護、故障診斷、機組啟/停、正

4、常運行操作、事故處理和操作指導等功能。每臺機組配置40塊模件和擴展柜,2塊網絡柜,2塊電源柜,3塊DEH機柜,1塊ETS機柜,4塊MEH機柜。每臺機組配置28只DCS遠程I/O智能數據采集前端。公用系統(tǒng)配置4塊模件柜,1塊電源柜。本工程在設計過程中計算機接地網采用電氣地作為計算機接地的方式,控制系統(tǒng)機柜與電源柜接地箱分開設置?？刂葡到y(tǒng)的接地方案遵循一點接地的原則。 </p><p>　　2、干擾源對系統(tǒng)的干擾 &

5、lt;/p><p>　　2.1、來自空間的輻射 </p><p>　　干擾一般通過設置屏蔽電纜和局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。2.2來自系統(tǒng)外接線的干擾這種干擾在發(fā)電現場較嚴重。因為發(fā)電廠是強電場和強電磁場密集的地方。 </p><p>　　2.2.1、來自電源的干擾 </p><p>　　電源引入的干擾造成控制系統(tǒng)故障的情況很多,雖然控制電源

6、通常采用隔離電源,實際上,由于分布參數特別是分布電容的存在,絕對隔離是不可能的。 </p><p>　　2.2.2、來自信號線引入的干擾 </p><p>　　與控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線,總會有外部干擾信號侵入?？刂葡到y(tǒng)因信號引入干擾造成I/O模件損壞數相當嚴重,由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。 </p><p>　　2.2.3、來自接地系統(tǒng)混亂的干擾 </

7、p><p>　　接地系統(tǒng)混亂對DCS系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均,引起環(huán)路電流,影響系統(tǒng)正常工作。 </p><p>　　3、硬件系統(tǒng)的可靠性和抗干擾措施 </p><p>　　從分散控制系統(tǒng)的硬件方面加強抗干擾能力，主要措施有消除干擾源和切斷傳播途徑。 </p><p>　　3.1、采用性能優(yōu)良的電源,抑制電網引入的干擾 </p

8、><p>　　分散控制系統(tǒng)采用的供電電源一般隔離性能較好，耦合進入的干擾也很小。對分散控制系統(tǒng)造成干擾的因素主要是變送器的供電電源和與分散控制系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源。由于此類電源的隔離變壓器分布參數大，抗干擾能力差，容易將電源干擾通過信號傳輸途徑引進分散控制系統(tǒng)。不間斷電源是分散控制系統(tǒng)常用的一種電源，它能夠將交流電轉換為直流電，并用蓄電池儲存起來。使用時，通過逆變器為計算機可靠供電。此種交直流轉換技術，

9、使得分散控制系統(tǒng)中的設備具有很強的抗電網干擾能力：因此，可以采用不問斷電源對電子計算機、測量變送器和公用儀表系統(tǒng)進行供電。 </p><p><b>　　3.2、電纜敷設 </b></p><p>　　與接線不同類型的信號及控制電纜分別由不同電纜傳輸,信號電纜應按傳輸信號種類與動力電纜分層敖設,嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號,避免信號線與動力電纜靠近平

10、行敖設,以減少電磁干擾。對于信號電纜及控制電纜都采用了屏蔽電纜,在工程的實際使用過程中收到了不錯的效果。屏蔽電纜采用單端接地原則,全線路的屏蔽層應有可靠的電氣連續(xù)性。 </p><p>　　3.3、正確選擇接地點,完善接地系統(tǒng) </p><p>　　本工程不設置單獨的DCS接地系統(tǒng),控制系統(tǒng)接地線采用并聯一點接地和串聯一點接地方式。DCS系統(tǒng)的過程控制柜之間通過接地電纜并聯,由各控制機柜處

11、單點接到DCS機柜專用接地箱,然后專用接地箱再通過接地電纜接至電氣接地點,接地點半徑10米內無大電流、電壓啟停設備的接地點,要求整個接地線纜至接地點的電阻小于2Ω。使用雙路電源時,兩個電源最好在同一點接地。 </p><p>　　4、軟件系統(tǒng)的可靠性和抗干擾技術 </p><p>　　所謂軟件抗干擾技術，就是通過程序對現場檢測信號進行處理，以排除干擾對控制系統(tǒng)的影響。常用的軟件系統(tǒng)抗干擾措

12、施采用數字濾波。數字濾波是通過一定的數學算法從數據序列中提取逼近真值數據的一種軟件方法。 </p><p><b>　　4.1、限幅濾波 </b></p><p>　　某廠凝結水泵、汽動給水泵及其前置泵、開式水泵、閉式水泵的軸承溫度測點多次發(fā)生跳變的情況。通過在溫度測量邏輯中加入速率限制和差值限制，同時保留原來高限跳泵保護(如圖所示)， </p><

13、;p>　　取得了良好的切除干擾的效果。其基本思想是通過速率限制功能塊作用，將相鄰的凡和n+1時刻兩個采樣值y(n)和y(n+1)值相減。如果差值過大，超出了參數允許的最大限值，則認為發(fā)生了隨機干擾，邏輯利用SR觸發(fā)器記錄此情況，并自動退出跳泵保護，通過報警提示運行人員加強監(jiān)視，從而避免溫度保護誤動作而引起的水泵跳閘。 </p><p><b>　　4.2、中值濾波 </b></p

14、><p>　　中值濾波能夠有效地克服因偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)定引起的誤碼等造成的脈沖干擾，適用于變化緩慢的參數測量。典型應用就是模擬量控制系統(tǒng)進行測量值三選中的邏輯功能(如圖所示)。 </p><p>　　TSTQ模塊的作用：當信號發(fā)生壞質量情況時，該模塊能夠產生正脈沖。T模塊的作用：根據使能端狀態(tài)，自動選擇輸出值等于輸入值1或者是輸入值2。在上述邏輯圖中，當第一個通道的TSTQ模塊檢

15、測到此信號壞質量后，輸出由原來輸出“0”變?yōu)椤發(fā)”，此布爾量作用在T模塊的使能端，則T模塊輸出值由原來的l變?yōu)?，使輸出結果變?yōu)槿コ龎馁|量信號后，其余兩個正常信號的算術平均值，從而達到消除干擾的目的。經過處理的三個測量信號兩兩進行取大值比較后再進行取小選擇值，就能夠完成測量值三選中的邏輯功能。 </p><p>　　4.3、算術平均濾波 </p><p>　　基本原理是通過對某點數據進行多

16、次測量，取其平均值作為該點的結果(如圖所示)。 </p><p>　　省煤器出口給水壓力有兩個測量值，在分散控制系統(tǒng)邏輯中進行了加權相加，設定每個測量值的權重是0．5，相當于取兩數的平均值作為省煤器出口給水壓力。此措施不僅能夠減少周期性干擾對采樣結果的影響，而且對隨機干擾的信號具有顯著的濾波效果。當一個測量值出現較大波動時，還能將其權重設為0，另一個測量值權重設為l。故障情況下，仍然能夠臨時提供過程測量數據，保證

17、分散控制系統(tǒng)的自動投入和連續(xù)運行。 </p><p>　　5、工程調試過程中出現的典型事例及解決方法 </p><p>　　在分部調試過程中,送風機動葉位置反饋信號出現失真:控制指令為50％開度,但是位置反饋信號圍繞50％上下以較大幅度波動。由于現場送風機動葉調節(jié)電動門的位置信號變送器自帶電源,電源的接地點A和DCS系統(tǒng)接地點B可能存在電勢差,不對稱接地在信號回路上產生電流,疊加在4～20

18、mA的模擬信號上,從而導致位置反饋信號波動幅度較大。在信號回路C/D處增加信號隔離器,使干擾回路被斷開,信號恢復了正常。本工程兩臺汽泵前置泵都設置了前置泵跳閘信號,從6KV開關柜送至汽機DCS機柜,發(fā)現DCS機柜直流電源系統(tǒng)報警,由于兩個汽泵前置泵跳閘信號并接至開關柜控制回路與開關柜和DCS機柜信號回路形成環(huán)路,導致DCS機柜直流電源接地,于是將開關柜側兩信號斷開并重新選擇空端子連接,報警信號消除。 </p><p&

19、gt;<b>　　6、結語 </b></p><p>　　由于發(fā)電廠設備眾多且啟停頻繁，由此造成的干擾不僅種類多，而且傳播方式和途徑都不盡相同。長期以來，這些干擾對分散控制系統(tǒng)數據采集、信號處理造成了極大的影響，嚴重的情況會導致機組跳閘保護動作，電力生產的中斷。在實際檢修工作中，從儀表選型、電纜屏蔽、數字濾波等硬件和軟件設計方面對分散控制系統(tǒng)抗干擾問題給予充分的考慮，在可能引入干擾的回路，設

20、置各種數字濾波和隔離措施，有效防止干擾引起分散控制系統(tǒng)誤動作或設備損壞，從而提高系統(tǒng)的抗干擾能力，保證分散控制系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定地運行。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]張勇明．探討Dcs控制系統(tǒng)的接地問題及防護[J]．硅谷，201l，(1)． </p><p>　　[2]盧銘慶．控制系統(tǒng)電源設計可靠