造紙現場(chǎng)總線(xiàn)的抗干擾問(wèn)題探討

引言：

在紙機控制系統的設計!安裝!調試中,要特別注意現場(chǎng)總線(xiàn)的抗干擾問(wèn)題,只有正確地采取抗干擾措施,才能使總線(xiàn)正常運轉為生產(chǎn)提供有利的保證。

根據國際電工委員會(huì )IEC1158定義,安裝在制造或過(guò)程區域的現場(chǎng)裝置與控制室內的動(dòng)控制裝置之間的數字式、串行、多點(diǎn)通信的數據總線(xiàn)稱(chēng)為現場(chǎng)總線(xiàn)。當今全球最流行的現總線(xiàn)有FF總線(xiàn)(FieldbusFoundation）、Profibus、Modbus等,在造紙行業(yè),ABB公司AF100應用也很多。但是無(wú)論哪一種現場(chǎng)總線(xiàn),都是數字信號,當在介質(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”,從而影響現場(chǎng)總線(xiàn)性能,以至于不能正常工作。因此研究現場(chǎng)總線(xiàn)的抗干擾問(wèn)題并提高現場(chǎng)總線(xiàn)的抗干擾能力非常重要。

1 紙機車(chē)間存在的干擾源

(1)紙機傳動(dòng)系統是紙機車(chē)間最大的干擾源。紙機傳動(dòng)系統的總負荷約占造紙車(chē)間總負荷的1/3以上,在系統的整流和逆變中,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)力設備。這些設備均為工頻,頻率較低,干擾一般發(fā)生在近場(chǎng),而近場(chǎng)中隨著(zhù)干擾源的特性不同,電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量有很大差別。特別是動(dòng)力設備啟動(dòng)時(shí),瞬間電流能夠達到額定電流的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濾波,便會(huì )通過(guò)向紙機控制系統供電而進(jìn)入控制系統,影響現場(chǎng)總線(xiàn)的信號。

(4)導線(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

(1)由導線(xiàn)傳輸,稱(chēng)為傳導干擾。在現場(chǎng)總線(xiàn)中,主要表現為地線(xiàn)阻抗干擾和來(lái)自工頻電源的干擾。

(2)通過(guò)空間以輻射的形式傳輸,稱(chēng)為輻射干擾。

3 現場(chǎng)總線(xiàn)的抗干擾措施

(1)遠離干擾源 動(dòng)力設備和電力電纜對現場(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?？?。所以,現場(chǎng)總線(xiàn)設備遠離用電設備,現場(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。遠離干擾源,是防止輻射干擾的重要措施。

(2)現場(chǎng)總線(xiàn)設備和電纜的屏蔽 現場(chǎng)總線(xiàn)屏蔽的機理,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產(chǎn)生反射損耗,另一部分透射波在金屬屏蔽層內傳播過(guò)程中,衰減產(chǎn)生吸收損耗?，F場(chǎng)總線(xiàn)的屏蔽是利用由導電材料制成的屏蔽并結合接地,來(lái)切斷干擾源。

(3)采用UPS電源或隔離變壓器 可防止來(lái)自工頻電源的干擾。

(4)采用光纜傳輸信號 在現場(chǎng)總線(xiàn)傳輸速度高!傳輸距離遠干擾大的情況下,盡可能地采用光纜。采用光纜后,有效解決了輻射擾和傳導干擾的眾多問(wèn)題。若在不共地兩點(diǎn)之間,或者在接地狀況很不好的情況下,采用光纜傳輸現場(chǎng)總線(xiàn)信號,可有效防止接地環(huán)流等干擾。特別是紙機控制系統與紙機傳動(dòng)!MCC之間,容易存在接地電位差,或接地環(huán)流,要特別注意,選用光纜優(yōu)于選用雙絞線(xiàn)。

(5)正確選擇和安裝紙機傳動(dòng)系統 整流部分采用12脈沖整流可有效消除5次和7次諧波。傳動(dòng)柜與電機之間的動(dòng)力電纜,一定要采用良好屏蔽且三芯對稱(chēng)的電力電纜。