摘 要：現(xiàn)場使用中儀器儀表經(jīng)常會有干擾信號，例如無關(guān)的電壓或電流信號、儀器儀表工作空間內(nèi)的電磁干擾等等 , 而這會致使傳感器輸給上位機假信號。驅(qū)動設(shè)備也會接受到畸變的信號，使執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行失常。因此 , 我們有必要對儀器儀表抗干擾措施進行研究分析，根據(jù)具體儀器儀表的工作原理及其受到外界干擾的作用機理 , 制定切實有效的抗干擾措施 , 以保障其能夠正常工作。
1 現(xiàn)場應(yīng)用中遇到的問題
在現(xiàn)場應(yīng)用中，從現(xiàn)場儀表反饋到控制室的儀表信號有波動，不能反映現(xiàn)場真實的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場的蒸汽調(diào)節(jié)閥要根據(jù)現(xiàn)場的溫度做相應(yīng)的調(diào)節(jié)，壓力變送器輸出信號要反映反應(yīng)器內(nèi)實際的壓力，超出設(shè)備設(shè)計壓力會對設(shè)備造成嚴重的損壞，還有可能引起爆炸。不僅影響生產(chǎn)，還會給現(xiàn)場的人員帶來危險，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的儀表信號接入的控制柜和旁邊幾臺大功率的電機變頻柜并排放置，其中有幾臺變頻器也未設(shè)置輸出輸入電抗器，信號受到旁邊柜子大功率設(shè)備的干擾，數(shù)據(jù)產(chǎn)生了波動，經(jīng) PLC 輸出給調(diào)節(jié)閥的信號也受到影響，產(chǎn)生了波動。
2 干擾來源的種類及分析
干擾的來源有很多種途徑，通常所說的干擾是指電磁干擾， 電子設(shè)備工作過程中間歇或連續(xù)性電壓電流變化，導(dǎo)致了在不同頻率內(nèi)或者是一個頻帶間產(chǎn)生電磁能量，而這部分電磁能量會通過相應(yīng)的電路輻射和傳導(dǎo)到周圍的環(huán)境中，從而對周圍的儀表設(shè)備產(chǎn)生干擾。另外現(xiàn)場的熱噪聲、溫升效應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)、機械振動等也可能給測量帶來影響，產(chǎn)生一定的干擾。所以在測量過程中，要求顯示儀表有良好的動態(tài)性能的同時，也要排除這些干擾造成的影響，否則儀表就會反饋不正確的信號，誤導(dǎo)生產(chǎn)。
?。?）按產(chǎn)生干擾來源分：可分為內(nèi)部干擾和外部干擾。
內(nèi)部干擾有：在儀表內(nèi)部，一些開關(guān)電源，還有儀表的布線方式等也均可能成為干擾源。
外部干擾有：在儀表外部，一些功率比較大的用電設(shè)備以及電力設(shè)備等都可能成為干擾源。
通常干擾源有多種，它們在儀表內(nèi)外部都可能存在。
?。?）按儀表輸入輸出端干擾作用形式分：可分為串模干擾和共模干擾。
1）串模干擾是指疊加在被測信號上的干擾 , 串模干擾來源一般是周圍較強的交變磁場，儀器的低電平信號受到周圍交變磁場影響而產(chǎn)生交流電動勢形成的干擾，串模干擾與被測信號同時在線路上傳輸，這種干擾一般較難消除掉，可以采取以下措施防止串模干擾的產(chǎn)生。
a) 雙絞線。對于來自空間電磁耦合所產(chǎn)生的串模干擾，可以采用雙絞線，雙絞線能使信號線回路所包圍的面積大為減少，并使各個小環(huán)路的感應(yīng)電勢互相抵消，減少電磁感應(yīng)。
b) 靜電屏蔽。在靜電場的作用下，導(dǎo)體內(nèi)部各點的電位是相等的，為了 防止受到電磁場的干擾，必須對信號源和接收設(shè)備做到良好的屏蔽，隔斷電磁場的耦合。為了信號的穩(wěn)定，最好使用帶屏蔽的電纜線把儀表信號接入控制室，尤其是現(xiàn)場設(shè)備距離控制室距離較遠時，如果現(xiàn)場環(huán)境干擾較強，可使用雙層屏蔽電纜。
c) 信號濾波。對于速度變化緩慢的直流信號，在儀表的輸入端加入濾波電路，通常，這一點在儀表的電路設(shè)計過程中就已經(jīng)考慮了。也可以在控制程序里加相應(yīng)的算法來濾波，消除掉一些偏離正常值的離散信號。
2）對于外供電的儀表，由于信號源側(cè)與輸入端側(cè)的系統(tǒng)地的接地點不同，必然會存在系統(tǒng)地電位的差異。電網(wǎng)系統(tǒng)引入的共模干擾主要是指通過供電線路的阻抗耦合產(chǎn)生的對電源的干擾。由于不同地之間存在共模電壓，各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，因此抑制共模干擾就要把不同的地隔離開來，使之不能形成回路?？梢圆捎米儔浩鞲綦x，光電耦合隔離，浮地屏蔽等方式。
3 解決措施及注意事項
儀表中的接地線沒有接好導(dǎo)致了儀表數(shù)據(jù)的波動，把屏蔽線依次接好，解決了數(shù)據(jù)的跳動，在此項目中壓力是一個很重要的指標(biāo)，在設(shè)備上也設(shè)有安全閥作保護，把壓力變送器的反饋信號采取了隔離輸入后接入 PLC 中，我們采用了上海晨竹儀表廠生產(chǎn)的 CZ2047 隔離器，這款隔離器厚度僅為 7.6mm, 節(jié)省空間，低功耗的設(shè)計，可保證密集安裝可靠運行，DIN35 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝，一進一出，兩線制，四線制，電流源 4-20mA，都可以用，在此項目中現(xiàn)場儀表通過此隔離器與 PLC 連接，采用四線制的接法，解決了信號波動的問題。
通過現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題，看到要預(yù)防和抑制干擾的產(chǎn)生，在設(shè)計和儀表選型的過程中，盡量選擇抗干擾能力強的儀表和電氣元器件。了解儀表設(shè)備廠家產(chǎn)品的共模抑制比，串模抑制比，耐壓性能等參數(shù)。在選用大功率的變頻器時應(yīng)在變頻器的電源輸入端加輸入電抗器，在變頻器的輸出端加輸出電抗器。減少耦合到周圍環(huán)境設(shè)備的干擾，其次是在安裝時應(yīng)注意的問題：
儀表控制柜與大功率的電機柜不要相鄰放置，但是通常為了便于管理和操作，控制柜都集中放在控制室，那么就需要在控制柜之間采取相應(yīng)的隔離措施。
儀表地線、保護地線和屏蔽地線應(yīng)該分別接地后引入控制室，總接地必須是一個單獨的系統(tǒng)，而且要滿足接地電阻小于 4Ω，與廠區(qū)的電網(wǎng)接地的距離也應(yīng)相隔 5 米以上。
傳輸信號的時候，信號種類不同，電纜的選擇和鋪設(shè)方式也不同，應(yīng)按傳輸信號種類分層敖設(shè)在不同的橋架，不與動力電纜平行布線，電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時，地線電流將更大。檢測信號線的屏蔽層應(yīng)在顯示儀表側(cè)接地?？刂菩盘柧€的屏蔽層應(yīng)在被控單元處接地。
4 總結(jié)
在現(xiàn)場應(yīng)用中，由于動力線和儀表線未分開走線，或者現(xiàn)場有大功率的設(shè)備等等因素，都有可能對儀表產(chǎn)生干擾，而且干擾并不是單一存在，經(jīng)常疊加在一起造成了反饋的數(shù)據(jù)波動，測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，有一些重要的數(shù)據(jù)還會對產(chǎn)品的質(zhì)量起到?jīng)Q定性的影響，所以一定要采取措施，消除掉干擾因素。