造紙現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的抗干擾問(wèn)題

1、根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC1158定義安裝在制造或過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線(xiàn)稱(chēng)為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)。當(dāng)今全球最流行的現(xiàn)總線(xiàn)有FF總線(xiàn)(FieldbusFoundation）、Profibus、Modbus等在造紙行業(yè)ABB公司AF100應(yīng)用也很多。但是無(wú)論哪一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)都是數(shù)字信號(hào)當(dāng)在介質(zhì)上傳輸時(shí)由于干擾噪音的原因使得“1”變成了“0”“0”變成了“1”從而影響現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)性能以至于不能正常工作。因此

2、研究現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的抗干擾問(wèn)題并提高現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的抗干擾能力非常重要。1紙機(jī)車(chē)間存在的干擾源紙機(jī)車(chē)間存在的干擾源(1)紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)是紙機(jī)車(chē)間最大的干擾源。紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總負(fù)荷約占造紙車(chē)間總負(fù)荷的13以上在系統(tǒng)的整流和逆變中大功率電力電子元器件(IGBT等)高速開(kāi)和關(guān)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生大量的高頻電磁波污染整個(gè)車(chē)間并且產(chǎn)生大量高次諧波污染工頻電網(wǎng)。(2)變壓器、MCC柜、電力電纜和動(dòng)力設(shè)備。這些設(shè)備均為工頻頻率較低干擾一般發(fā)生在近場(chǎng)而近場(chǎng)中隨著干擾源的特性不同

3、電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量有很大差別。特別是動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)時(shí)瞬間電流能夠達(dá)到額定電流的6~1倍會(huì)產(chǎn)生大電流沖擊的暫態(tài)干擾。(3)來(lái)自工頻電源的干擾。工頻電源波形畸變和高次諧波若未加隔離或?yàn)V波便會(huì)通過(guò)向紙機(jī)控制系統(tǒng)供電而進(jìn)入控制系統(tǒng)影響現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的信號(hào)。(4)導(dǎo)線(xiàn)接觸不良產(chǎn)生的火花、電弧等。(5)三相供電不平衡產(chǎn)生的地電流、屏蔽層不共地產(chǎn)生的接地環(huán)流。2干擾的傳播途徑干擾的傳播途徑(1)由導(dǎo)線(xiàn)傳輸稱(chēng)為傳導(dǎo)干擾。在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)中主要表現(xiàn)為地線(xiàn)阻抗干擾和來(lái)自

4、工頻電源的干擾。(2)通過(guò)空間以輻射的形式傳輸稱(chēng)為輻射干擾。3現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的抗干擾措施現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的抗干擾措施(1)遠(yuǎn)離干擾源動(dòng)力設(shè)備和電力電纜對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的干擾與距離的平方成反比即隨距離的增大干擾衰減非?？臁Ｋ袁F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)離用電設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)電纜與動(dòng)力纜分層橋架布置都能起到很好的防干擾作用。遠(yuǎn)離干擾源是防止輻射干擾的重要措施。(2)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備和電纜的屏蔽現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)屏蔽的機(jī)理一是外來(lái)電磁波在金屬表面產(chǎn)生渦流從而抵消原來(lái)的磁場(chǎng)二是電磁波在金屬表面

5、產(chǎn)生反射損耗另一部分透射波在金屬屏蔽層內(nèi)傳播過(guò)程中衰減產(chǎn)生吸收損耗。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的屏蔽是利用由導(dǎo)電材料制成的屏蔽并結(jié)合接地來(lái)切斷干擾源。1.5Mbits時(shí)可認(rèn)為通訊頻率為7.5MHz頻率較高接近10MHz宜采用多點(diǎn)接地應(yīng)最大可能減小接地阻抗。Profibus2DP電纜采用RS248雙絞屏蔽電纜由于通訊頻率較高干擾所產(chǎn)生的噪聲電流只在屏蔽層外表流過(guò)(集膚效應(yīng))屏蔽層通常采用多點(diǎn)接地一般在電纜屏蔽層兩端接地即始端和末端同時(shí)接地。若一端接地(始端

6、或末端)僅僅有利于消除低頻干擾。但在整個(gè)車(chē)間沒(méi)有放置等電位接地板不能實(shí)現(xiàn)等電位接地時(shí)一端接地優(yōu)于兩端接地并可防止形成地回路。5現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在造紙控制中的抗干擾應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在造紙控制中的抗干擾應(yīng)用華泰集團(tuán)PM、0紙機(jī)設(shè)計(jì)車(chē)速1800mmin卷紙幅寬635mm年生產(chǎn)能力20萬(wàn)t于200年7月20日投產(chǎn)DCS系統(tǒng)由國(guó)際知名公司提供控制器采用AC450MCC使用INSUM系統(tǒng)DCS與MCC之間采用Profibus2D通訊連接通訊速率115Mbits

7、。由于INSUM內(nèi)部通訊使用LONbus必須通過(guò)Gateway網(wǎng)關(guān)將LONbus轉(zhuǎn)換為Profibus控制器側(cè)連接至CI541卡。調(diào)試初期采用Profibus雙絞屏蔽電纜總長(zhǎng)約150m連接采用9針D型插頭電纜兩端通過(guò)D型插頭接地很快發(fā)現(xiàn)Profibus站點(diǎn)不能全部找到有時(shí)甚至一個(gè)站點(diǎn)也找不到做過(guò)許多實(shí)驗(yàn)排除了其他方面的所有原因。最后發(fā)現(xiàn)DC側(cè)電纜屏蔽不接地時(shí)所有站點(diǎn)都能找到于是采用了MCC側(cè)單端接地。雖然已經(jīng)能夠正常運(yùn)行但出現(xiàn)了一個(gè)新情

8、況每隔一段時(shí)間突然出現(xiàn)某個(gè)Gateway運(yùn)行中死機(jī)復(fù)位后正常。分析原因：Gateway位于MCC柜內(nèi)大量電力設(shè)備存在電磁干擾大。此部分MCC靠近傳動(dòng)紙機(jī)傳動(dòng)產(chǎn)生的干擾影響。DCS與MCC之間存在接地電位差以至于電纜屏蔽兩端接地時(shí)形成回路干擾總線(xiàn)信號(hào)?？刂破鱾?cè)工程師站亦出現(xiàn)大量CI541卡錯(cuò)誤信息懷疑大量誤碼存在。鑒于以上原因決定將Profibus屏蔽電纜換為光纜。換后情況改善Gateway不再死機(jī)。6結(jié)語(yǔ)在紙機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試