تجزیه و تحلیل و درمان منابع تداخل در سیستم های DCS/PLC

با پیشرفت جامعه و پیشرفت مداوم علم و فناوری، DCS/PLC و سایر تجهیزات اتوماسیون بیشتر و بیشتر در کنترل صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. قابلیت اطمینان چنین سیستم‌های کنترلی مستقیماً بر تولید ایمن و عملکرد اقتصادی شرکت‌های صنعتی تأثیر می‌گذارد، بنابراین، توانایی ضد{1}}تداخل سیستم، کلید عملکرد قابل اعتماد کل سیستم است. در حال حاضر، با توسعه تنوع تجهیزات، مشکل تداخل بیش از پیش برجسته می شود. اینکه چگونه می‌توانیم به طور مؤثری تداخل در کنترل خودکار را از بین ببریم و در برابر آن مقاومت کنیم، توجه بیشتری را به خود جلب می‌کند. این مقاله فقط به طور خلاصه مشکلات تداخل رایج در سیستم کنترل اتوماسیون را تجزیه و تحلیل می کند و امیدوار است که بتواند به شما کمک کند.

سیستم اتوماسیون مورد استفاده در انواع مختلف DCS/PLC و سایر تجهیزات اتوماسیون، برخی به صورت مرکزی در اتاق کنترل نصب می شوند، برخی در محل تولید و انواع تجهیزات موتوری نصب می شوند که بیشتر آنها در محیط الکترومغناطیسی خشن تشکیل شده توسط مدارهای الکتریکی قوی و تجهیزات الکتریکی قوی هستند. برای بهبود قابلیت اطمینان این نوع سیستم کنترل، لازم است انواع تداخل ها حذف شود تا به طور موثر از عملکرد قابل اعتماد سیستم اطمینان حاصل شود.

سیستم کنترل PLC / DCS در منابع اصلی تداخل الکترومغناطیسی

1. تداخل تشعشع از فضا

میدان الکترومغناطیسی تابش فضایی (EMI) عمدتاً از شبکه قدرت، تجهیزات الکتریکی، فرآیندهای گذرا، رعد و برق، پخش رادیویی، تلویزیون، رادار،{0}تجهیزات گرمایش القایی با فرکانس بالا و غیره که معمولاً به عنوان تداخل تشعشع شناخته می‌شود، ایجاد می‌شود، توزیع آن بسیار پیچیده است. اگر سیستم PLC / DCS در میدان فرکانس رادیویی قرار گیرد، تداخل تشعشعی را دریافت می کند، تاثیر آن عمدتا از طریق دو مسیر است. یکی به طور مستقیم به تابش داخلی DCS / PLC، توسط القای مدار تداخل است. دوم به تابش شبکه ارتباطی DCS / PLC، توسط القای خط ارتباطی معرفی شده توسط تداخل. تداخل تشعشع و چیدمان تجهیزات میدانی و تجهیزات تولید شده توسط اندازه میدان الکترومغناطیسی، به ویژه فرکانس، عموماً از طریق تنظیم کابل های محافظ و محافظ محلی سیستم و اجزای{4}}تسکین دهنده ولتاژ بالا برای حفاظت.

2. تداخل انجام شده از سرنخ خارج از سیستم

عمدتاً از طریق معرفی خطوط قدرت و سیگنال، معمولاً تداخل هدایت نامیده می شود. این نوع تداخل در سایت صنعتی ما جدی تر است.

الف. تداخل منبع تغذیه

عمل نشان داده است که تداخل منبع تغذیه ناشی از معرفی PLC/DCS سیستم کنترل شکست بسیاری از موارد. سیستم PLC/DCS از منبع تغذیه طبیعی از منبع تغذیه شبکه برق. با توجه به پوشش گسترده شبکه برق، در معرض تمام تداخل الکترومغناطیسی فضایی خواهد بود. و در خط القایی ولتاژ و جریان، به ویژه در داخل تغییرات شبکه، نوسان عملکرد سوئیچینگ، شروع و توقف تجهیزات قدرت بزرگ، دستگاه های چرخشی AC و DC ناشی از هارمونیک ها، شوک گذرا اتصال کوتاه شبکه و غیره از طریق خط انتقال به سمت منبع تغذیه منتقل می شود. منبع تغذیه سیستم معمولاً از منبع تغذیه ایزوله استفاده می کند، اما مکانیسم و ​​عوامل فرآیند ساخت آن باعث می شود جداسازی آن ایده آل نباشد. در واقع، به دلیل وجود پارامترهای توزیع شده، به ویژه ظرفیت خازنی توزیع شده، جداسازی مطلق غیرممکن است.

ب. تداخل از معرفی خط سیگنال

با سیستم کنترل PLC/DCS متصل به انواع مختلف خطوط انتقال سیگنال، علاوه بر انتقال سیگنال های موثر، همیشه سیگنال تداخل خارجی نیز وجود خواهد داشت. این تداخل عمدتاً دو راه دارد: یکی از طریق فرستنده یا رشته منبع تغذیه ابزار دقیق سیگنال مشترک به تداخل شبکه است که اغلب نادیده گرفته می شود. دوم خط سیگنال توسط فضای تداخل القایی تابش الکترومغناطیسی است، یعنی خط سیگنال در تداخل القایی خارجی، که بسیار جدی است. تداخل وارد شده توسط سیگنال انتقال باعث عملکرد غیرعادی سیگنال ورودی / خروجی می شود و دقت اندازه گیری بسیار کاهش می یابد و در موارد جدی باعث آسیب قطعات می شود. برای عملکرد انزوا ضعیف سیستم، همچنین منجر به تداخل متقابل بین سیگنال‌ها می‌شود که منجر به جریان برگشتی گذرگاه سیستم زمین مشترک، و در نتیجه تغییر در داده‌های منطقی، خطا و خرابی می‌شود. سیستم کنترل PLC / DCS به دلیل ایجاد تداخل سیگنال ناشی از تعداد آسیب ماژول I / O کاملاً جدی است که باعث خرابی های زیادی سیستم می شود.

3. از سردرگمی سیستم زمین زمانی که تداخل

زمین یکی از ابزارهای موثر برای بهبود سازگاری الکترومغناطیسی تجهیزات الکترونیکی (EMC) است. زمین صحیح، هم برای جلوگیری از تأثیر تداخل الکترومغناطیسی، بلکه برای جلوگیری از تجهیزات به دنیای خارج برای ارسال تداخل. و زمین اشتباه است، اما سیگنال های تداخل جدی را معرفی می کند، به طوری که سیستم PLC / DCS نمی تواند به درستی کار کند. زمین سیستم کنترل DCS / PLC شامل زمین سیستم، زمین محافظ، زمین AC و زمین محافظ و غیره. سردرگمی سیستم زمین در تداخل سیستم DCS / PLC عمدتاً توزیع ناهموار پتانسیل هر نقطه زمین است، اختلاف پتانسیل زمین بین نقاط مختلف زمین، و در نتیجه جریان حلقه زمین، بر عملکرد عادی سیستم تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، محافظ کابل باید یک نقطه اتصال به زمین باشد، اگر انتهای محافظ کابل A، B به زمین باشد، اختلاف پتانسیل زمین وجود داشته باشد، جریانی از شیلد عبور کند، هنگامی که ناهنجاری رخ می دهد به اضافه صاعقه، جریان زمین بیشتر می شود.

علاوه بر این، لایه محافظ، سیم زمین و زمین ممکن است یک حلقه بسته را تشکیل دهند، تحت تأثیر میدان مغناطیسی در حال تغییر، جریان های القایی در لایه محافظ، از طریق لایه محافظ و سیم هسته بین همگرایی، تداخل با حلقه سیگنال وجود خواهد داشت. اگر زمین سیستم و سایر پردازش زمین سردرگمی شود، حلقه زمین حاصل ممکن است توزیع پتانسیل نابرابر در زمین ایجاد کند و بر عملکرد عادی مدار منطقی و مدار آنالوگ در PLC تأثیر بگذارد. تحمل تداخل ولتاژ منطقی PLC کم است، منطق تداخل توزیع پتانسیل زمین احتمالاً بر منطق محاسبات DCS / PLC و ذخیره سازی داده ها تأثیر می گذارد و در نتیجه باعث اختلال در داده ها، اجرای برنامه یا خرابی می شود. توزیع پتانسیل زمین آنالوگ منجر به کاهش دقت اندازه گیری می شود که باعث اعوجاج جدی در اندازه گیری و کنترل سیگنال و عمل نادرست می شود.

4. از سیستم DCS / PLC در داخل تداخل

به طور عمده توسط اجزای سیستم و مدارهای درون تابش الکترومغناطیسی متقابل تولید شده، مانند مدارهای منطقی تابش یکدیگر و تاثیر آن بر مدار آنالوگ، زمین آنالوگ و زمین منطقی و تاثیر متقابل اجزا و استفاده از عدم تطابق متقابل. این همه متعلق به تولید کننده DCS / PLC از سیستم در محتوای طراحی سازگاری الکترومغناطیسی است، پیچیده تر است، زیرا کاربرد بخش قادر به تغییر نیست، نمی تواند بیش از حد مورد توجه قرار گیرد، اما انتخاب سیستم با تمرین بیشتر یا پس از آزمایش.

پدیده تداخل رایج و روش قضاوت

پدیده:

الف. هنگامی که سیستم دستورات را ارسال می کند، موتور به طور نامنظم می چرخد.

ب. هنگامی که سیگنال برابر با صفر است، مقدار جدول نمایش دیجیتال به طور آشفته ای پرش می کند.

ج. کار حسگر، سیگنال های جمع آوری شده DCS/PLC و پارامترهای واقعی مربوط به مقدار سیگنال مطابقت ندارد و مقدار خطا تصادفی، نامنظم است. D، و سیستم سروو AC دارای منبع تغذیه یکسان (منبع تغذیه یکسان)، منبع تغذیه یکسان (منبع تغذیه یکسان)، منبع تغذیه یکسان (منبع تغذیه یکسان).

D. و سیستم های AC سروو مشترک منبع تغذیه یکسان (مانند مانیتور، و غیره) به درستی کار نمی کند.

مراحل قضاوت به شرح زیر است:

A. با یک مولتی متر تشخیص دنده AC از پورت گیرنده، مانند تداخل یک سیگنال AC تولید می کند. اگر این سیگنال بزرگ نباشد، دریافت سیگنال بسیار کوچک است، تقریبا هیچ تاثیری ندارد. اگر این سیگنال AC بزرگ باشد، بر مقدار تأثیر می گذارد، باید راه هایی برای حل آن پیدا کنید.

B. ببینید که آیا پایان بندر از زمین؟ در صورت اتصال به زمین چه معلق یا ضعیف باشد. از یک مولتی متر برای اندازه گیری اختلاف ولتاژ بین پورت و زمین استفاده کنید (می تواند زمین سیستم باشد، همچنین می تواند زمین سیگنال باشد). اگر ولتاژ AC وجود داشته باشد به این معنی است که تداخل دارد، اگر ولتاژ AC وجود نداشته باشد اختلاف ولتاژ DC وجود دارد. این اختلاف ولتاژ زیاد است و بر سیستم تأثیر می گذارد. تفاوت کوچک است، تاثیر کوچک و ناچیز است.

ج. و سپس ببینید که آیا لایه محافظ زمین است، آیا یک نقطه اتصال به زمین است یا دو نقطه-؟ به طور کلی زمینی یک-نقطه ای.

راه حل بهتر و ساده تر برای تداخل سیستم

(1) تداخل الکتریکی قوی:

سیگنال های ابزار دقیق، سیگنال های کنترل DCS/PLC ضعیف هستند و در برابر تداخل الکتریکی قوی آسیب پذیر هستند. بنابراین، الزامات سیم کشی کابینت (در ترانشه کابل، سینی کابل، از طریق لوله و سایر روش های تخمگذار)، خطوط ارتباطی، خطوط سیگنال، خطوط کنترل و سایر سیگنال های الکتریکی ضعیف به دور از قدرت قوی، فاصله نباید کمتر از 20 سانتی متر باشد. ترانشه کابل چندلایه-، الزامات کابل کشی ضعیف در کابل قوی زیر.

(2) تداخل کابینه:

سیستم DCS/PLC را نمی‌توان با وسایل برقی با ولتاژ بالا در همان سوئیچ رد کرد، خروجی PLC با استفاده از رله‌های میانی برای دستیابی به ایزوله کردن سیگنال‌های سوئیچینگ خارجی نصب کرد. اگر شرایط سایت، سیگنال ورودی را نمی توان به طور موثر از کابل قوی جدا کرد، رله های کوچک موجود برای جداسازی سیگنال های سوئیچینگ ورودی. البته سیگنال های ورودی DCS/PLC از کابین کنترل و سیگنال های ورودی نه چندان دور از کابین کنترل عموماً نیازی به جداسازی توسط رله ندارند.

خطوط سیگنال زیادی در کابینت کنترل وجود دارد. اگر سیم کشی هرج و مرج باشد، باعث اختلال در عملکرد تجهیزات می شود، اما بررسی آن بسیار مشکل است. بنابراین در طراحی کابینت کنترل باید این وضعیت را در نظر گرفت، تجهیزات در لایه‌ها چیده شده‌اند، تراز مشخص است. مجموعه‌ها، خطوط مجزا{3}}خط برق قدیمی و بالا PLC، مثلاً باید در یک شکاف باشند، بسته‌های جداگانه خطوط AC، خطوط DC، مانند شرایط اجازه می‌دهند، بهترین هم‌ترازی اسلات، و آن را تا حد ممکن فاصله مکانی بزرگ می‌کنند، و تلاش می‌کنند تداخل را به حداقل برسانند. خطوط سیگنال مختلف بهتر است از یک آداپتور دوشاخه استفاده نکنید، مثلاً باید از یک دوشاخه استفاده کنید تا از ترمینال یدکی یا ترمینال زمین برای جدا کردن آنها برای کاهش تداخل متقابل استفاده کنید.

PLC را نمی توان در کابینت تابلو برق با وسایل برقی فشار قوی{0} نصب کرد، در کابینت PLC باید دور از خط برق باشد (فاصله بین این دو باید بیش از 200 میلی متر باشد). با نصب PLC در کابینت یکسان، بارهای القایی، مانند رله، سیم پیچ کنتاکتور، باید موازی با مدار لغو قوس{3}} RC متصل شوند.

(3) خط سیگنال ضد تداخل-

خطوط سیگنال وظیفه تشخیص سیگنال ها و کنترل انتقال سیگنال را بر عهده دارند، کیفیت انتقال مستقیماً بر دقت، پایداری و قابلیت اطمینان کل سیستم کنترل تأثیر می گذارد. تداخل خط سیگنال عمدتاً از فضای تابش الکترومغناطیسی، تداخل حالت دیفرانسیل و تداخل حالت مشترک است.

تداخل حالت دیفرانسیل به اندازه گیری خط سیگنال سوار بر سیگنال تداخل اشاره دارد، این تداخل بیشتر سیگنال های متناوب فرکانس بالاتر است، منبع به طور کلی تداخل همراه است. روش های سرکوب تداخل حالت عادی عبارتند از:

الف. در مدار ورودی متصل به فیلتر RC یا فیلتر T دوبل.

ب. سعی کنید از مبدل A/D نوع انتگرال دوگانه استفاده کنید، با توجه به ویژگی‌های این انتگرال‌کننده، نقش خاصی در حذف تداخل فرکانس{1} بالا دارد:

ج. سیگنال ولتاژ به سیگنال جریان تبدیل می شود و سپس ارسال می شود.

تداخل حالت معمولی یک سیگنال تداخل رایج در خط سیگنال است که عموماً توسط ترمینال زمین سیگنال اندازه‌گیری شده ایجاد می‌شود و پایانه زمین سیستم کنترل یک تفاوت پتانسیل مشخص ناشی از این تداخل در دو خط سیگنال در چرخه وجود دارد، دامنه اساساً برابر با مورد است، با استفاده از روش فوق نمی‌توان حذف یا سرکوب کرد. روش ها به شرح زیر است:

A. استفاده از تقویت کننده دیفرانسیل ورودی دو دیفرانسیل، این تقویت کننده دارای نسبت رد حالت رایج بسیار بالا است.

B. خط ورودی با استفاده از سیم رشته، سیم رشته می تواند تداخل حالت مشترک را کاهش دهد، و القاء آن یکدیگر را لغو کند.

ج. استفاده از روش جداسازی نوری، می تواند تداخل حالت رایج را از بین ببرد.

د. استفاده از سیم محافظ و اتصال زمین یک طرفه-.

برای جلوگیری از اعوجاج سیگنال، به تطابق امپدانس برای سیگنال هایی که در فواصل طولانی تر ارسال می شوند توجه کنید.

سیگنال های سوئیچینگ (مانند دکمه ها، سوئیچ های محدود، سوئیچ های مجاورت و سایر سیگنال های ارائه شده) به طور کلی هیچ الزامات خاصی برای کابل ندارند، می توانید از کابل عمومی، فاصله انتقال سیگنال استفاده کنید، می توانید از کابل محافظ استفاده کنید.

سیگنال های آنالوگ و خطوط سیگنال با سرعت بالا (مانند سنسورهای پالس، دیسک دیجیتال شمارش و سایر سیگنال های ارائه شده) باید کابل محافظ را انتخاب کنند.

کابل های ارتباطی به قابلیت اطمینان بالایی نیاز دارند، برخی از فرکانس سیگنال کابل های ارتباطی بسیار بالا است، به طور کلی باید سازنده PLC را برای ارائه کابل های ویژه انتخاب کنید، در مورد نیاز فرکانس سیگنال بالا یا پایین نیست، همچنین می توانید یک کابل جفت پیچ خورده با محافظ را انتخاب کنید، اما کیفیت باید خوب باشد.