עם התפתחות החברה וההתקדמות המתמשכת של המדע והטכנולוגיה, DCS/PLC וציוד אוטומציה אחר נמצא בשימוש נרחב יותר ויותר בבקרה תעשייתית. האמינות של מערכות בקרה כאלה משפיעה ישירות על הייצור והפעילות הכלכלית הבטוחה של מפעלים תעשייתיים, לכן, יכולת האנטי--הפרעות של המערכת היא המפתח לפעולה אמינה של המערכת כולה. נכון להיום, עם התפתחות מגוון הציוד, בעיית ההפרעות הופכת יותר ויותר בולטת. איך נוכל ביעילות לחסל ולהתנגד להפרעות בבקרה אוטומטית זוכה גם כן ליותר ויותר תשומת לב. מאמר זה מנתח רק בקצרה את בעיות ההפרעות הנפוצות במערכת בקרת האוטומציה, ומקווה שהוא יכול לעזור לך.
מערכת אוטומציה המשמשת בסוגים שונים של DCS/PLC וציוד אוטומציה אחר, חלקם מותקנים מרכזית בחדר הבקרה, חלקם מותקנים באתר הייצור ומגוון ציוד מנוע, רובו בסביבה האלקטרומגנטית הקשה הנוצרת ממעגלים חשמליים חזקים וציוד חשמלי חזק. כדי לשפר את האמינות של סוג זה של מערכת בקרה, יש צורך לחסל כל מיני הפרעות על מנת להבטיח ביעילות את הפעולה האמינה של המערכת.
מערכת בקרת PLC / DCS במקורות העיקריים של הפרעות אלקטרומגנטיות
1. הפרעות קרינה מהחלל
שדה אלקטרומגנטי של קרינת חלל (EMI) מגיע בעיקר מרשת החשמל, ציוד חשמלי, תהליכים ארעיים, ברק, שידורי רדיו, טלוויזיה, מכ"ם, ציוד לחימום אינדוקציה בתדר גבוה- וכו', המכונה בדרך כלל הפרעות קרינה, ההפצה שלו מורכבת ביותר. אם מערכת ה-PLC / DCS ממוקמת בשדה תדר הרדיו, היא תקבל הפרעות קרינה, ההשפעה שלה היא בעיקר דרך שני נתיבים; האחד הוא ישירות לקרינה הפנימית של DCS / PLC, על ידי השראות המעגל של ההפרעה; השני הוא לקרינת רשת התקשורת DCS / PLC, על ידי אינדוקציה של קו התקשורת שהוכנס על ידי ההפרעה. הפרעות קרינה וציוד שדה פריסת וציוד שנוצר על ידי גודל השדה האלקטרומגנטי, במיוחד התדר, בדרך כלל באמצעות הגדרה של כבלים מסוככים וסיכוך מקומי של המערכת ורכיבי הקלה במתח גבוה להגנה.
2. הפרעה מתנהלת מההובלה מחוץ למערכת
בעיקר באמצעות הכנסת קווי מתח ואות, הנקראים בדרך כלל הפרעות הולכה. סוג זה של הפרעות חמור יותר באתר התעשייתי שלנו.
א. הפרעות מאספקת החשמל
תרגול הראה כי הפרעות אספקת החשמל הנגרמת על ידי הכנסת מערכת בקרת PLC/DCS כשל של מקרים רבים.מערכת PLC/DCS של אספקת החשמל הרגילה מרשת החשמל. בשל הכיסוי הרחב של רשת החשמל, יהיה כפוף לכל הפרעות אלקטרומגנטיות בחלל. ובקו המתח והזרם המושרים, במיוחד בתוך השינויים ברשת, נחשול פעולת מיתוג, התנעה ועצירה של ציוד כוח גדול, התקנים מסתובבים AC ו-DC הנגרמים על ידי הרמוניות, הלם זמני קצר חשמלי של הרשת וכו', מועברים דרך קו ההולכה לצד אספקת החשמל. ספק הכוח של המערכת משתמש בדרך כלל בספק כוח מבודד, אך המנגנון וגורמי תהליך הייצור שלו הופכים את הבידוד שלו לא אידיאלי. למעשה, בשל נוכחותם של פרמטרים מבוזרים, במיוחד קיבול מבוזר, בידוד מוחלט בלתי אפשרי.
ב.הפרעה מהכנסת קו האות
עם מערכת בקרת PLC/DCS המחוברת לסוגים השונים של קווי העברת אותות, בנוסף לשידור האותות האפקטיביים, תמיד תהיה חדירת אותות הפרעה חיצונית. להפרעה זו יש בעיקר שתי דרכים: האחת היא דרך המשדר או מחרוזת אספקת החשמל של מכשור האותות אל תוך הפרעות הרשת, שלעתים קרובות מתעלמים ממנה; השני הוא קו האות על ידי החלל הפרעות אינדוקציה קרינה אלקטרומגנטית, כלומר, קו האות על הפרעות אינדוקציה חיצונית, וזה חמור מאוד. ההפרעות שמכניס אות השידור תגרום לפעולה חריגה של אות ה-I/O ודיוק המדידה מופחת מאוד, ובמקרים חמורים תגרום לנזק לרכיבים. עבור ביצועי הבידוד הירודים של המערכת, זה גם יוביל להפרעות הדדיות בין האותות, וכתוצאה מכך זרימה משותפת של אפיק מערכת קרקע משותפת, וכתוצאה מכך שינויים בנתונים לוגיים, שגיאות והתרסקות. מערכת בקרת PLC / DCS עקב הכנסת הפרעות אות הנגרמת על ידי מספר נזקי מודול I / O היא די רצינית, מה שגורם להרבה כשלים במערכת.
3. ממערכת הארקה בלבול כאשר ההפרעה
הארקה היא אחד האמצעים היעילים לשיפור התאימות האלקטרומגנטית של ציוד אלקטרוני (EMC). הארקה נכונה, גם כדי לעכב את ההשפעה של הפרעות אלקטרומגנטיות, אבל גם כדי לעכב את הציוד לעולם החיצון לשלוח הפרעות; והארקה שגויה, אך תציג אותות הפרעות רציניים, כך שמערכת ה-PLC / DCS לא תוכל לעבוד כראוי. הארקת מערכת בקרת DCS / PLC כולל הארקת המערכת, הארקה ממוגנת, הארקת AC וקרקע מגן וכן הלאה. בלבול מערכת הארקה על הפרעות DCS / PLC היא בעיקר חלוקה לא אחידה של הפוטנציאל של כל נקודת הארקה, הפרש פוטנציאל הארקה בין נקודות הארקה שונות, וכתוצאה מכך זרם לולאת הארקה, המשפיע על הפעולה הרגילה של המערכת. לדוגמה, מגן הכבל חייב להיות נקודת הארקה, אם קצוות מגן הכבל A,B מקורקעים, יש הבדל פוטנציאל הארקה, יש זרם זורם דרך המגן, כאשר מתרחשות חריגות פלוס פגיעות ברק, זרם ההארקה יהיה גדול יותר.
בנוסף, שכבת המיגון, חוט ההארקה והאדמה עשויים להוות לולאה סגורה, תחת פעולת השדה המגנטי המשתנה, יהיו זרמים מושרים בשכבת המיגון, דרך שכבת המיגון וחוט הליבה בין ההתכנסות, הפרעה ללולאת האות. אם מערכת הקרקע ועיבוד קרקעי אחרים מבלבלים, לולאת ההארקה שנוצרת עלולה לייצר חלוקת פוטנציאל לא שווה באדמה, ולהשפיע על הפעולה הרגילה של המעגלים הלוגיים והמעגלים האנלוגיים בתוך ה-PLC. סובלנות ההפרעות במתח הלוגיקה של PLC נמוכה, ההיגיון של הפרעות הפצת פוטנציאל הקרקע עשויה להשפיע על ההיגיון של חישובי DCS / PLC ואחסון נתונים, וכתוצאה מכך לשיבוש נתונים, התוכנית פועלת או קריסה. התפלגות פוטנציאל קרקע אנלוגית תוביל לירידה בדיוק המדידה, ותגרום לעיוות רציני של מדידת האות ובקרה ולפעולה כוזבת.
4. ממערכת DCS / PLC בתוך ההפרעה
בעיקר על ידי רכיבי המערכת והמעגלים בתוך הקרינה האלקטרומגנטית ההדדית שנוצרת, כגון מעגלים לוגיים מקרינים זה את זה והשפעתו על המעגל האנלוגי, הקרקע האנלוגית והארקה ההדדית וההשפעה ההדדית של רכיבים ושימוש באי התאמה הדדית. כל זה שייך ליצרן DCS / PLC של המערכת בתוך תוכן עיצוב תאימות אלקטרומגנטית, מורכב יותר, מכיוון שהיישום של המחלקה אינו מסוגל לשנות, לא יכול להיות יותר מדי לקחת בחשבון, אלא לבחור את המערכת עם יותר תרגול יישום או לאחר הבדיקה.
תופעת הפרעות נפוצה ושיטת שיפוט
תוֹפָעָה:
א. כאשר המערכת שולחת פקודות, המנוע מסתובב באופן לא סדיר.
ב. כאשר האות שווה לאפס, הערך של טבלת התצוגה הדיגיטלית קופץ בצורה כאוטי.
C. עבודת חיישן, אותות שנאספו DCS/PLC והפרמטרים בפועל התואמים לערך האות אינם תואמים, וערך השגיאה אקראי, לא סדיר; D, ומערכת סרוו AC חולקים את אותו ספק כוח (אותו ספק כוח), אותו ספק כוח (אותו ספק כוח), אותו ספק כוח (אותו ספק כוח).
מערכות סרוו D. ו-AC חולקות את אותו ספק כוח (כגון מוניטורים וכו') אינה פועלת כראוי.
שלבי השיפוט הם כדלקמן:
א. עם זיהוי ציוד AC מולטימטר של יציאת הקליטה, כגון הפרעות יפיק אות AC. אם אות זה אינו גדול, רכישת האות קטנה מאוד, כמעט ללא השפעה. אם אות AC זה גדול, זה ישפיע על הערך, צריך למצוא דרכים לפתור.
ב. לראות אם קצה הנמל של הקרקע? אם מקורקע בין אם יש הארקה תלויה או גרועה. השתמש במולטימטר כדי למדוד את הפרש המתח בין היציאה לאדמה (יכול להיות הארקת המערכת, יכולה להיות גם הארקת האות). אם יש מתח AC, זה אומר שיש הפרעות, אם אין מתח AC, יש הבדל מתח DC. הפרש מתח זה גדול, ומשפיע על המערכת; ההבדל קטן, ההשפעה קטנה וזניחה.
ג ולאחר מכן ראה אם שכבת המיגון מקורקעת, האם נקודת הארקה אחת או דו- נקודת הארקה? בדרך כלל הארקה אחת-נקודתית.
פתרון טוב ופשוט יותר להפרעות במערכת
(1) הפרעות חשמליות חזקות:
אותות מכשור, אותות בקרת DCS/PLC חלשים, פגיעים להפרעות חשמליות חזקות. לכן, הדרישות של חיווט הארון (בתעלת הכבלים, מגש הכבלים, דרך הצינור ושיטות הנחת אחרות), קווי תקשורת, קווי אות, קווי בקרה ואותות חשמליים חלשים אחרים הרחק מהכוח החזק, המרווח לא יפחת מ-20 ס"מ. תעלת כבל רב-שכבתית, הדרישות של הכבל החלש המונח בכבל החזק למטה.
(2) הפרעות לארון:
לא ניתן להתקין מערכת DCS/PLC עם מכשירי חשמל במתח גבוה- באותו מתג סירב, פלט PLC באמצעות ממסרי ביניים כדי להשיג בידוד של אותות מיתוג חיצוניים. אם התנאים באתר, לא ניתן לבודד ביעילות את אות הכניסה מהכבל החזק, ממסרים קטנים זמינים לבודד את אותות מיתוג הקלט. כמובן, אותות כניסה של DCS/PLC מארון הבקרה ואותות כניסה לא רחוק מארון הבקרה בדרך כלל אינם צריכים להיות מבודדים על ידי ממסרים.
ישנם קווי אות רבים בארון הבקרה. אם החיווט כאוטי, זה יגרום לתקלה בציוד, אבל זה די בעייתי לבדוק. אז בעיצוב ארון הבקרה צריך לקחת בחשבון מצב זה, הציוד מסודר בשכבות, היישור ברור. ערכות, קווי המתח הישנים והגבוהים של ה-PLC-של קו החשמל, כגון חייבים להיות באותו חריץ, חבילות נפרדות של קווי AC, קווי DC, כגון התנאים מאפשרים, יישור החריץ הטוב ביותר, ולהפוך אותו למרחק מרחבי גדול ככל האפשר, ולשאוף למזער את ההפרעות. עדיף לקווי אות שונים לא להשתמש באותו מתאם תקע, כגון חובה להשתמש באותו תקע, להשתמש במסוף הרזרבי או במסוף הארקה כדי להפריד ביניהם כדי להפחית הפרעות הדדיות.
לא ניתן להתקין PLC באותו ארון מתג עם מכשירי חשמל במתח גבוה-, בארון PLC צריך להיות רחוק מקו החשמל (המרחק בין השניים צריך להיות יותר מ-200 מ"מ). כאשר PLC מותקן באותו ארון, יש לחבר עומסים אינדוקטיביים, כגון ממסרים, סלילי מגע, במקביל למעגל ביטול קשת RC-.
(3) קו אות נגד הפרעות-
קווי אותות נושאים במשימה של זיהוי אותות והעברת אותות בקרה, איכות השידור משפיעה ישירות על הדיוק, היציבות והאמינות של מערכת הבקרה כולה. הפרעות קו האות נובעות בעיקר מהמרחב של קרינה אלקטרומגנטית, הפרעות במצב דיפרנציאלי והפרעות במצב נפוץ.
הפרעות במצב דיפרנציאלי מתייחס למדידה של קו האות המונח על אות ההפרעה, הפרעה זו היא לרוב אותות מתחלפים בתדר גבוה יותר, המקור הוא בדרך כלל הפרעות מצמודות. שיטות לדיכוי הפרעות במצב רגיל הן:
א' במעגל הכניסה המחובר למסנן RC או מסנן T כפול.
ב. נסה להשתמש בממיר A/D מסוג אינטגרלי כפול, בשל המאפיינים של עבודת האינטגרטור הזו, יש לו תפקיד מסוים בביטול הפרעות בתדר גבוה-:
ג. אות המתח מומר לאות זרם ולאחר מכן מועבר.
הפרעות במצב- נפוצות הן אות הפרעה נפוץ בקו האות, הנגרם בדרך כלל על ידי מסוף הארקה של האות הנמדד ומסוף ההארקה של מערכת הבקרה. יש הבדל פוטנציאל מסוים שנגרם על ידי הפרעה זו בשני קווי האות במחזור, משרעת שווה בעצם למקרה, לא ניתן לבטל או לדכא את השיטה שלעיל. השיטות הן כדלקמן:
א. השימוש במגבר דיפרנציאלי קלט דיפרנציאלי כפול, למגבר זה יש יחס דחיית מצב נפוץ גבוה מאוד;.
ב. קו הקלט באמצעות חוט תקוע, חוט תקוע יכול להפחית את הפרעות המצב הנפוץ, והאינדוקציה שלו לבטל אחד את השני.
ג. השימוש בשיטת בידוד אופטו-אלקטרוניקה, יכול לחסל הפרעות במצב נפוץ;
ד. השימוש בחוט ממוגן והארקה חד-צדדית.-
כדי למנוע עיוות אות, שימו לב להתאמת עכבה לאותות המשודרים למרחקים ארוכים יותר.
לאותות מיתוג (כגון לחצנים, מתגי גבול, מתגי קרבה ואותות אחרים המסופקים) בדרך כלל אין דרישות מיוחדות לכבל, אתה יכול להשתמש בכבל הכללי, מרחק העברת אותות, אתה יכול להשתמש בכבל מוגן.
אותות אנלוגיים וקווי אות-גבוהים (כגון חיישני דופק, ספירת דיסק דיגיטלי ואותות אחרים) צריכים לבחור בכבל מסוכך.
כבלי תקשורת דורשים אמינות גבוהה, תדירות אות כבלי תקשורת מסוימת היא גבוהה מאוד, בדרך כלל צריך לבחור ביצרן PLC לספק כבלים מיוחדים, בדרישות אינן תדר אות גבוה או נמוך, אתה יכול גם לבחור כבל זוג מעוות עם מיגון, אבל האיכות צריכה להיות טובה.