DCS现场仪表的抗干扰问题
中核辽宁核电有限公司，辽宁 ·葫芦岛 125112
摘要：随着我国工业生产的快速发展，DCS现场仪表的应用范围也不断的扩大，在仪表控制中为了保证其应用价值得到体现，做好抗干扰措施是非常重要的。论文主要对当前DCS现场仪表存在的干扰问题进行分析，结合情况探讨抗干扰的有效措施和提升方法。
Abstract: With the rapid development of industrial production in China, the application range of DCS field instrument is also expanding. In order to ensure its application value in instrument control, it is very important to do a good job of anti-interference measures. This paper mainly analyses the interference problems existing in DCS field instruments, and discusses the effective measures and improvement methods of anti-interference.
关键词：DCS；现场仪表；抗干扰；仪表干扰 Keywords: DCS; field instrument; anti-interference; instrument interference
1 引言
现场仪表在在当今工业生产中有着重要的地位，是计算机技术长期发展的产物。现场仪表当中结合了计算机技术、通信技术、自动化技术、微电子技术等，在实际使用中主要可以实现系信息转换，将所输出的信号全部转化成为输出信号，极大的提高了工业生产效率。在工业自动化生产领域当中，现场仪表的应用十分广泛，是保障工业高效、安全生产的重要设备。这就需要加强现场仪表与系统的安全防护工作，充分发挥现场仪表的积极作用。
2 DCS控制系统的基本理论
DCS控制系统又被称作集散控制以及分散控制系统，这种DCS控制系统采用了先进的“4C技术”，其中就有计算机、控制、通信以及显示技术，借助微机来对生产活动进行控制，可以对生产的多个环节进行控制、操作以及管理，可以说是一个综合性较强的系统。同时又可以借助计算机系统实现对生产回路的有效控制，收集更多的生产数据，并且实现对数据的集中管理和控制，从而完成自动控制的整个过程。借助DCS控制系统对生产过程进行控制，可以有效的保证系统开展的安全性、可靠性以及科学性，在一般的生产运行过程中，这种DCS系统接地能够进一步实现提高生产安全系数，抵御外界干扰的终极目标，也就可以实现整个控制系统的平稳运行，加强对工厂生产控制的高度保障[1]。
3 现场仪表干扰原因分析
核电现场仪表的应用，大大提升了生产效率和自控能力，自动化控制仪表具有自动编程的能力，简化了仪表控制电路，提高了自控效果，同时在使用中具有记忆功能，进行算数和逻辑运算，达到数据处理效果，更好的解决生产问题，为生产提供技术保障。但是，在生产过程中，难免会受到外部信号的干扰，导致现场仪表信号传输不好，引起误差，导致自动控制程序受控。及时处理分析核电现场仪表干扰情况十分必要，才有有效的措施，能够充分发挥智能化仪表的使用，提高生产安全性。第一，现场仪表在使用过程中，因为容易受到漏电电阻引发的干扰，供电线路引起干扰，影响了仪表测量的精准度，另外，受到电磁感应影响，极易引发现场仪表出现故障，干扰信号和测试信号叠加，影响了测量精度，如果此种情况得不到及时的解决，必然会影响生产工序的安全问题，引发产品质量问题，所以解决干扰问题，才能提升核电化工声场效率。第二，是干扰源的干扰机制。现场仪表测控信号一般要传输弱点信号，所以，在传输过程中会受到磁场、电场干扰，干扰源主要包含装置设备内的电器设备和动力电缆产生的辐射干扰以及仪表系统电源线、信号引线、接地等系统外引线的干扰。
4 提高DCS仪表抗干扰的有效措施
4.1 接闪
在现实化工生产中，为了保证现场仪表的正常运行及其系统功能的高效稳定，防止雷电损害，必然要重视安全管理，逐步完善防雷装置及相关设备。在施工现场建造避雷塔，可以有效解决雷电现象发生时造成损害的问题，以此来保障现场仪表的使用安全。在构建避雷装备的过程中，要全面考察施工环境，进行合理设计。同时，对相关危险性设备，如储油罐，要保持放置的合理性。
4.2 对电磁干扰信号进行屏蔽
由于信号干扰是看不见、摸不到的干扰，所以工业企业若是想要减少它们的影响，那就应当采用信号屏蔽的方式进行。工业企业应当引入先进的屏蔽设备，实现对干扰信号的屏蔽处理。通过仪器使得正常信号与干扰信号进行隔离，防止二者彼此产生影响，从而让正常信号发挥自身的效用，实现对数据的传输。屏蔽设备主要包括电路盒子、信号线等，工作人员通过金属导体将仪表自动控制系统包围，能够使得电流得到有效的抑制。通常来讲，正常信号与干扰信号有着较大的差异，它们的电流性噪音超声有所不同，所以工业企业应用这一方式，能够有效实现对电磁干扰信号的屏蔽。针对仪表自动控制系统在应用过程中出现的静电感应，工业企业也可以应用屏蔽方式进行解决，具体来讲即对电缆进行屏蔽[2]。
4.3 隔离防护
电厂仪表系统电磁干扰隔离防护主要就是以切断电磁传输途径的方式消除干扰因素。具体而言，分开布置仪表系统内电力电缆、测量电路及控制电路，防止电网络信号相互耦合。不同种类电缆托盘需保持15cm左右距离安装；将仪表设备内软接线中强电线路及弱电线路分来布设；仪表系统内大功率装置及元器件需隔离；在仪表系统信号远传系统上增设隔离装置，截断电磁干扰信号传播途径。
4.4 接地
在完善DCS系统以及对防雷系统进行加强时，对接地环节要要注意其科学有效性。对DCS系统内部以及相关的其他辅助类仪器进行接地时，要保持电位差相等。同时，要将公共系统和DCS系统进行单点式连接，有效地实现接地。在实行等电位接地的过程中，要符合施工标准以及技术规范，引下线距离电缆必须超过2m，系统之间的接地范围在20m以上。
5 核电厂DCS系统安全防护措施
5.1 质量位在非安全级DCS系统中的应用
在核电厂非安全级DCS系统中，为了使DCS系统调节性能稳定，在仪表信号的输入模块中引入了质量位的设计。以稳压器压力调节为例，阐述质量位在非安全级DCS系统中的功能。稳压器压力由压力变送器RCP013MP、014MP和015MP测量。来自压力变送器的测量信号经选择模块VT402取平均值送往PID控制器中，然后输出信号送到4个函数发生器。以RCP013MP为例，在VT402模块中计算稳压器平均压力时，RCP013MP在3种情况下会被剔除计算RCP013MP与RCP015MP且RCP013MP与RCP014MP同时偏差大;2)RCP013MP切到手动;3)RCP013MP信号质量位坏(BODE)。DCS模拟量输入模块AIN中时，设定了输入信号上下限的报警，为量程范围的±5%，即DCS的压力变送器输出信号有效范围为3.2mA～20.8mA。若在实际运行中发生了某变送器故障，DCS系统根据输入信号可以判断变送器故障，从而在计算模块中剔除该变送器参与计算，防止了程序计算结果大幅变化，确保调节系统稳定。
5.2 加强DCS系统运行与管理
智能控制系统的运行管理指的是对计算机进行日常的巡视和监察，每天检查各种软件，要加强软件的管理与控制，必须按照有关规定才能对组态进行管理，同时要对组态的各种信息进行保留，以备查验。当DCS控制系统出现问题需要更换零件时，需要对零件的备件采取功能的测试，以确保万无一失。DCS控制系统的检修管理是检查与修理智能控制系统必要的流程，应该注重DCS控制系统每次检修检查的内容、时间以及周期，指定详细的检维修计划，检查DCS控制系统是否出现问题。工作人员应时刻为系统检修准备，以防出现更大的故障。检查项目大多注重细节，工作人员要多注意各种机器的细节问题，如电源、模块、电子室温度和湿度等，并设计详细的数据记录表记录检修过程并存档[3]。
5.3 根据具体情况合理融入DCS系统
通常情况下，电气控制系统往往利用原有的专业微机数字化装置满足其功能使用要求，例如：以发电机磁励调节、故障录波等装置、系统自身工作状态及动作结果为例，经装置处理后输入数字化信息，充分发挥通讯方式的作用，实现信息输入DCS系统的目标。同时，以保证控制系统功能安全性及独立性为前提条件，脱离DCS系统后且不具备其他外部干预的条件下消除影响电气控制系统运行安全性的风险因素。此外，电气控制系统运行情况及其他运行过程中信息输入、信息记录及报警均于DCS系统中运行，其信息处理方式与热工相似，基本实现画面显示、打印输出及声光提示，甚至远程操作也可进入DCS系统。
6 结语
DCS系统的引入，对机组的可靠性与安全性带来巨大的提升。DCS质量位的设置，既能提高调节系统的稳定性，又能降低安全系统的拒动概率。但是在实际设计中，需要认真考虑质量位信号设置的合理性，需要根据实际工况进行具体分析，避免信号质量位的设计过于保守和大胆，在保证安全性的前提下，提高机组的经济性。
【参考文献】
[1]张东明.仪表自动控制系统干扰与抗干扰的分析研究[J].内燃机与配件,2018(08):172-173.
[2]邵健.控制系统信号干扰与抗干扰措施[J].河北企业,2015(01):87-88.
[3]李伟,陈爱强.现场仪表及DCS防雷接地分析[J].工业,2015(3):46.
