[摘要]  本論文通過DCS系統在實際應用過程中，現場儀表，電氣系統所產生的干擾信號 對其構成的安全隱患做了逐一系統的分析和所采取的防范措施和手段，并結合實際案例給出了一些有針對性地建議和方案。
 [關鍵詞]  DCS系統   干擾信號   安全隱患   防范措施和手段   
隨著國家綜合經濟實力的不斷增長和新型工業自動化的不斷發展和日新月異的變化，DCS系統的控制得到了廣泛的應用和發展，其規模也進一步擴大，這使得現場自動化儀表的數量和類型也變得越來越多，越來越復雜，對于控制系統來說，現場信號（電氣和儀表）要進入系統的I/O卡件，也就自然會產生一個卡件的安全隱患問題。特別是在現場儀表，電氣系統和控制系統的調試階段中，信號的干擾問題和系統的安全問題（控制系統的硬件組成部分）顯得尤為重要，這也是對工廠生產存在的一個安全隱患問題，所以，我們有必要在DCS控制系統應用中，重視各種類型的信號干擾問題和適當采取一些防范措施和手段，盡量減少由于信號干擾的問題給生產帶來的經濟損失。
1 信號干擾的因素      
干擾又叫做噪聲，是竄入或者疊加在系統電源、信號電纜上的與信號無關的電信號，干擾，會造成實測信號失真，嚴重的可造成相關設備損毀和控制的誤動作。常見的干擾有以下幾種類型：

傳導干擾
當幾種信號電纜疊放在一起傳輸時，由于絕緣材料老化、漏電從而影響到其它信號， 即在其它信號中引入了干擾；
在一些現場執行機構中，采用 AC 220V的電源供電，有時設備燒壞或者人為因素 造成電源與信號電纜間短路，強電竄入弱電，造成較大的干擾和設備損壞。
由于接地不合理引起的共模干擾。如果信號電纜的兩端同時接地，則兩點的接地系 統可能出現電位差異，這會導致在信號電纜上產生一個很大的環流，疊加在信號電流上，造成模擬量信號波動，嚴重時可能引起卡件故障。
在運行過程中，卡件發出的采集信號長時間接地，形成的接地電流超過允許值，會 導致通道損壞。 
在以上這幾種傳導干擾中，由于現在DCS控制系統自身的設備狀態都有保障，因此，由于絕緣材料老化或者設備燒壞等原因引起的干擾較少出現，而由于接地引起的干擾較為常見，也比較難以捉摸，應該引起重視。
電容電感耦合干擾 
在被控現場，往往有很多信號走電纜槽或者走電纜管同時接入控制系統，這些信號電纜在一起走線，它們之間均有分布電容存在，會通過這些分布電容將干擾加到別的信號電纜上。另外，在交變信號電纜的周圍會產生交變的磁通，而這些交變磁通會在并行的導體之間產生電動勢，這也會造成線路上的干擾。
大型電氣設備引起的干擾 
在大型電氣設備啟動和開關裝置動作頻繁的地方，電動機的啟動，開關的閉合產生的火花會在其周圍產生很大的交變磁場，這些交變磁場既可以通過在信號電纜上耦合產生干擾，也可能通過在電源電纜上耦合產生高頻干擾，這些干擾如果超過容許范圍，也會影響系統的工作。
其它因素 
雷擊可能在系統周圍產生很大的電磁干擾，也可能通過各種接地線引入干擾。靜電也往往成為毀壞系統設備的殺手。
2 防止干擾和設備損壞的一般方法
 系統電源
 系統電源應該有冗余，各路配電模件應該有獨立的截峰二極管、自動斷路器等保護。供電系統最好采用隔離變壓器，使DCS系統接地點和動力強電系統接地點獨立開來，并采用電源低通濾波器來消除電網上的高次諧波。為避免波動，DCS供電要盡量來自負荷變化小的電網上。要嚴格防止強電通過端子排線路竄入 DC 24V供電回路，并定期檢查機柜電源系統是否正常、供電電壓是否在規定的范圍內、系統接地是否可靠、良好、線路絕緣是否合格，送電、停電是否按程序執行。通過以上工作，這方面的風險就可以降低很多了。
電纜敷設
 強電電纜應該與弱電電纜分開敷設，電源電壓在220V以上，電流在10A以下的電源電纜和信號電纜之間的距離要大于150mm，電源電壓在 220V以上，電流在10A以上的電源電纜與信號電纜之間的距離應該大于600mm。若只能放在同一橋架內，之間必須要裝隔板。熱工電纜不可放在高壓電場內。對于電容式設備的二次電纜，比如電容式電壓互感器的二次電纜，施工要與地靠近平直。在發電機等附近有較強輻射處，要注意應該有銅皮或者鋁箔等做成的密封箱來起到屏蔽作用。信號回路必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產生傳導干擾的場合，也要在就地或者控制室唯一接地來防止形成“地環路”。
信號隔離 
對于模擬量輸入輸出回路，要防止從現場進來的強電竄入I/O卡件，以及就地設備與DCS系統不共地可能產生的電勢差，因此重要回路應該采用信號隔離器來避免此種情況的危害；對于數字量的輸入輸出回路通常的解決辦法是加中間繼電器來實現。比如對于一臺電動給水泵控制的反饋DI狀態信號采集回路：現場的常開接點閉合時，信號使中間繼電器線圈帶電，中繼動作，輸出節點閉合，反饋到DI采集卡件對應的通道上。這樣就可以避免強電會竄入卡件致使燒壞卡件的事情發生。Page 4 of 5  采用中間繼電器隔離的缺點是：  需要給外回路供電，采用電磁隔離和光電隔離技術的開關量隔離器，可以減少為外回路供電的步驟。
防靜電和避雷措施 
 進入控制室和電子室，要穿防靜電工作服，觸摸模塊時，必須戴靜電釋放腕套。檢修中，從機架上拆下的卡件要放在接地良好的防靜電毯上，不能隨意擺弄。采取綜合的防雷措施，尤其是DCS控制系統不能和電氣及防雷接地公用接地網，并且之間的距離要滿足要求。   
3 工程實例  
 云南昆明鋼鐵集團公司25MW發電項目，所采用的就是DELTAV DCS控制系統，系統所有I/O卡件的工作電壓為 DC24 V，卡件靜態毀壞電壓為 DC33 V，一但電壓超過這個電壓值，卡件就有可能會被燒毀，這還與卡件承受的時間長短有關系。如果是強電，比如說AC 220 V竄入卡件，則卡件立即會被燒壞。在控制系統的調試過程當中，就發生了一次燒壞卡件的事情，因為項目工期比較緊，現場施工專業互相有交叉作業，儀表，電氣，系統三者同時進行，現場在系統調試的同時還有電纜敷設施工，導致在電氣調試的時候，出現了強電竄入卡件的情況，卡件被燒毀了。在調試過程中還出現過送/引風機反饋信號不準確的情況：系統上AO指令輸出的是50%的給定量，但是動葉/靜葉的反饋量很不穩定，圍繞50%范圍大幅度波動，在其他相同類型的AI卡件上也是一樣，檢查就地輸出信號沒有問題，后經檢查是接地參考點不同地引起的。 圖中符號說明: IE+ 表示反饋信號的正；IE-表示反饋信號的負  現場送/引風機的動葉/靜葉調節電動門的位置信號變送器自帶電源，其接地點如圖所示A點，而DCS的接地點為B點，兩者可能存在電勢差，不對稱接地在信號回路上產生電流，疊加在反饋信號（4~20mA）上。從而產生了上述反饋信號波動較大的現象，對于這種干擾，我們可以采取在信號回路中間（如圖一所示的C、D點）加隔離器的方法來消除，后來加了川儀的DGG-3100隔離器，信號恢復了正常，不再頻繁波動。  
 4 結束語 
從上述案例中可以看出，信號的干擾問題和卡件的安全隱患是非常值得我們關注的，接地是信號干擾常見的源頭，很值得我們去思考。對于接地系統的設計是一個復雜的工作，最重要的是從項目開始啟動就應該跟各家施工單位以及設備供貨商多交流，多溝通。至此，針對DCS控制系統中信號的干擾問題和卡件的安全問題，要求我們多接觸現場，熟悉現場，從各種不同的現場中多積累經驗，更好的為我們以后的干擾問題的解決鋪平道路。