DCS系统的抗干扰优化设计

由于多方面的原因，工业控制现场周围经常会有很强的电磁干扰。这些干扰信号主要来自传导、静电、电磁、信号线耦合、接地不妥和连接电势等。

（1）传导：DCS和计算机的输入端，由于滤波二极管等元器件的特性变差，引入传导感应电势。

（2）静电：动力线路或者动力源产生电场，通过静电感应到信号线，引入干扰。

（3）电磁：在动力线周围的信号线，受电磁感应产生感应电势。

（4）信号线耦合：信号线因位置排列紧密，通过线间的耦合，感应电势并引入干扰。

（5）接地不妥：当两个或两个以上的接地点存在时，由于接地点电位不等或其他原因引入不同的电位差。

（6）连接电势：不同金属在不同的温度下产生热电势。

针对上述各类电磁干扰，DCS经常采用屏蔽、滤波、接地、合理布线、选择电缆等措施。

采用电磁屏蔽和绞合线等方法可以减小电磁干扰的影响。绞合线可使感应到线上的干扰电压按绞合的节距相互抵消，使信号线端子间不出现干扰电压。与平行线相比，绞合线的干扰可降低约两个数量级。用金属管内敷设信号线的方法也可以抑制电磁干扰，与无电磁屏蔽的裸信号线相比，约可降低电磁感应干扰一个数量级。采用金属管接地还能降低静电感应干扰的影响。

动力线周围电磁场干扰和变压器等设备的漏磁，将对显示装置、磁记录和读出装置造成影响，使画面变形和色散、读写出错。甚至一个磁化杯的漏磁就足以影响画面并造成出错。因此，对含有磁性媒体的材料和动力线等都要采取屏蔽措施。

减小静电感应干扰的影响，可采用加大信号线与电源动力线之间的距离，尽可能不采用平行敷设的方法。必须平行敷设时，两者之间的距离应尽可能增大。当动力线负荷是250 V、50 A时，信号线和补偿导线裸露敷设时，最小距离应大于750 mm。穿管或在汇线槽内敷设时，最小距离应大于450 mm。当动力线负荷是440 V、200 A时，相处的最小距离分别为900 mm和600 mm。

采用以金属导体为屏蔽层的电缆可以使信号线与动力线之间的静电电容减至接近于零，从而抑制静电感应干扰。在对DCS的仪表信号线进行选择时，宜采用聚氯乙烯绝缘的双绞线与外层屏蔽为一组的多组电线。其外层还有屏蔽层和聚氯乙烯护套，因此有一定的强度并有良好的屏蔽作用。应该指出，屏蔽层应在一处接地。(www.xing528.com)

为了防止电源布线引入噪声，DCS的供电应通过分电盘与其他电源完全分隔，在布线中途，也不允许向系统外部设备供电。应尽量把信号线和动力线的接线端子分开，以防止由于高温高湿或者长期使用造成接线端子的绝缘性能下降，从而引入耦合干扰。

接地系统的设计在DCS的工程设计中占据重要地位。保护性接地是用于防止设备带电时，保护设备和人身安全所采用的接地措施。仪表盘、DCS购机柜、用电仪表的外壳、配电盘（箱）、金属接线盒、汇线槽、导线穿管及铠装电线的铠装层等应采用保护性接地。

为提高信号的抗干扰性能，信号回路的某一端接地的方法称为信号回路接地。采用信号回路接地的可以是热电偶的热端、pH计探针、电动Ⅲ型仪表的公共电源负端等。

对屏蔽的元器件、信号线，其屏蔽层接地称为屏蔽接地。凡是起屏蔽作用的屏蔽层、接线端子和金属外壳等的接地属于屏蔽接地的范围。

本安仪表必须按防爆要求及仪表制造厂商的有关规定进行本安仪表接地。本安仪表除了屏蔽接地外，还有安全栅的接地端子、架装和盘装仪表的接地端子、现场本安仪表的金属外壳、现场仪表盘等的接地。

DCS和计算机的信号有模拟和数字两类。因此，有模拟地和数字地之分。DCS的接地可按计算机接地的要求处理。对它们的接地方式和要求应根据制造厂商提供的有关技术资料和规定进行。

DCS的接地电阻为：直流电阻＜1Ω；安全保护地电阻和交流工作地电阻＜4Ω；防雷保护地电阻＜10Ω。接地桩可采用四根φ60 mm、长1 000 mm的铜体，打入以400 mm为直径的圆心及圆周上等弧长的三点处，深度为地平面以下2 000 mm。用盐水灌入，待盐化稳定后使用。四根铜棒间用φ30 mm的多股铜线用铜焊焊牢。最后，用大于38 mm2截面的导线引到接地汇集铜排。

DCS的接地位置与其他系统的接地应分开，其间距应大于15 m。DCS的机架、机柜等外部设备若与地面绝缘，则应把框架的接地线接到接地汇集铜排。引线截面积应大于22 mm2。若与地面不绝缘，则应另行接到三类接地位置，而不接到接地汇集铜排。

安装外部设备，如CRT操作台、逻辑电路板等时，数字地的接地线采用截面积大于22 mm2的导线引到接地汇集铜排。电缆经中继站放大或经接线盒转接时，应用截面积大于0.5 mm2的铠装电缆把两侧电缆的屏蔽罩连在一起，当电缆外径大于10 mm时，连接用的电缆截面积应大于1.25 mm2。

DCS输入／输出设备信号线的屏蔽接地点应尽量靠近输入／输出设备侧，可以与数字地的接地点连接在一起。对低电平的模拟输入信号线的屏蔽接地点应在检测现场接地，如通过保护套管接到金属设备的接地点。CPU到输入／输出设备的连接电缆屏蔽接地点应在PCU侧接地。当连接多台外部输入／输出设备时，采用串行连接方式。

安全保护地和交流工作地的接地线与电源线一起敷设，各机柜的安全地和电源地在配电盘接地汇集铜排处汇总并一点接地。系统信号线与直流地（逻辑地）一起敷设，在系统基准接地总线处一点接地。