在水泥生产工艺过程中,生料配料是极其重要的环节,它不仅制约着熟料的产量,而且还影响着水泥熟料的煅烧质量,乃至出厂水泥的品质。因此,在目前各水泥厂普遍采用微机控制配料的生产工艺过程中,预防微机测控系统免受各方面的干扰,保护微机配料系统正常、可靠地运行,显得十分重要。针对目前水泥生料配料中遇到的干扰问题,我们进行了长期现场观察与研究,并在焦作矿务局第一水泥厂的生料配料改造项目中采取了适当的防干扰措施,效果良好。 
1  微机测控系统干扰源及危害 
    该水泥厂生料配料测控系统为分级分布式结构,上位机采用PC-386作为管理机,下位机采用8031单片机完成数据采集及过程的控制,上下机之间采用串行通讯,下位机采用了STD总线,信号用压力传感器采集,执行元件为恒速秤与电振机。 
    为优化该微机测控系统设计及便于管理,微机室设置在配电房一角,并实行隔离,距电网测控仪表、生料磨电控系统不足10m。因此,各种强干扰直接或间接地影响着生料配料系统的正常工作。这些强干扰源主要来自:电网的波动、大型用电设备(如磨机)的启停、高压设备(如高压静电除尘器)和各种开关的电磁辐射。电磁干扰均以脉冲的形式从三条主要渠道窜入微机测控系统。另外,因为现场维护人员素质不高,对测控系统认识不足,人为干扰也严重影响着该系统的正常运行,主要表现在:设备维护、调试不当;操作出现错误,输入错误信息两方面(如图1所示)。 
 

图1  干扰源 
2  电磁抗干扰措施 
2.1  供电系统的抗干扰措施 
2.1.1  微机系统单独供电或采用仪表电源 
    微机测控系统独立供电是避免电源污染的有效措施,但限于各水泥厂条件一般难以实现,而借助仪表电源则很方便。仪表电源与动力电源采用分相单独供电,波动相对较小,其三相供电变压器有良好的接地,三相不平衡电源对微机系统影响很小。 
2.1.2   使用交流稳压器、隔离变压器、滤波器 
    水泥厂电源电压的波动常在200～250V,因此,微机系统的供电必须经过交流稳压器稳压,而后再经过隔离变压器及高频滤波器,这样可有效地抑制电网窜入的高频干扰。我们采用了一个1∶1的隔离变压器,已取得了满意效果;必要时也可使用两个2∶1的隔离变压器,采用一降一升的接法,实现两次隔离。高频滤波器对50Hz的市电影响很小,而对高频干扰成分具有很强的抑制能力。隔离变压器与滤波器的屏蔽层应良好地接地,如图2图示。 
 

图2  对交流电源的隔离滤波和屏蔽 
2.1.3  采用高精度的稳压电源 
    上位机采用市售微机专用稳压源UPS供电;下位机采用市售仿真器专用电源,其组数、规格较齐全,指示较高。 
2.2  过程通路的抗干扰措施 
2.2.1  对输入信号进行滤波 
    该测控系统中,采集的信号是来自各恒速秤上压力传感器输出的mV级小信号。因生产现场信号线与动力线、照明线并排布置,距离很近,在长距离传输中极易受到干扰而产生波动,故信号线采用了屏蔽补偿导线,信号线用金属管与动力线隔离。此外,在每路信号的输入端接入滤波网络,接入滤波器后的输入电路如图3所示。 
 

图3  输入电路 
2.2.2  应用光电耦合器进行隔离 
    采用光电耦合器可以将下位机与前向、后向通道的干扰联系切断,因为光电耦合器的动态输入电阻低,输入输出间的绝缘电阻大,杂散电容小,能有效地防止尖峰脉冲及各种噪声干扰信号进入下位机与上位机,大大提高过程通道的信噪比。该系统下位机在选用各种模板时,优先采用了全浮空STD总线模板。 
2.2.3  加强保护措施 
    为了防止强干扰进入前向通道,经放大后损坏采/保电路及A/D转换器,故在放大器的输出端并接稳压管2CW51,利用稳压管的击穿特性实现保护。 
2.2.4  合理布线,正确接地 
    为了减小干扰,布线的原则是直流分开,强弱分开,输入与输出分开,模拟与数字信号分开,接地按以下原则:模拟地接模拟地、数字地接数字地,然后一点相接联到稳压电源的零电位点上。在切换板及转换板的一些关键点接退耦合电容。 
2.3  防止空间干扰的措施 
    对该配料测控系统的上位机、下位机、I/O板、A/D、D/A板等均位于金属机箱内,机箱外壳用粗铜线接到仪表系统的地线上,但绝对不许接到电网的保护地线上,该测控系统接地线路如图4所示。 



图4  配料测控系统接地线图 
3  人为干扰的预防措施 
3.1  操作干扰预防措施 
    该厂生料配料系统的操作维护人员及管理人员,技术水平不高,处理生产现场的能力有限;另外,该测控系统需要输入的技术参数上百个,一旦出现误操作,将严重干扰该系统的正常生产,甚至使该系统瘫痪,故在操作管理方面采取了如下措施: 
    1)制定严格的操作规程,并定期进行学习强化; 
    2)进行生产实际操作,不熟练者,不准上岗; 
    3)加强配料控制室的人员管理,无关人员一律不得进入,上岗者一律持证; 
    4)在配电柜与微机测控系统之间加设了异常掉电保护装置,避免出现异常情况而造成重大事故； 
    5)对职工进行技术培训,以老带新,实行传帮带。 
3.2  设备维护干扰预防措施 
    因信号的来源环境十分恶劣,且该系统运转率一般在80%以上,因此系统的正常维护十分重要。配料仓下动力设备主要是:恒速秤、电振机等。秤体长期积灰,电机的长期运转,润滑油的减少,皮带上的积灰及跑偏,电振机给料不均等因素,均会使传感器产生错误或突变信号,产生直接干扰,为此对配料仓下有关设备制定了如下管理措施: 
    1)秤体清灰每班进行一次; 
    2)传感器的校零及去皮重每班进行一次; 
    3)电振机的维护、恒速秤皮带调偏采取每20min巡回制度; 
    4)每月进行一次恒速秤的加油、维护。 
4  软件抗干扰措施 
4.1   用数字滤波程序 
    由于从压力传感器传来的信号变化很快,属脉冲参数,对速度要求较高,故采用了加权平均滤波方法,进一步降低异常干扰因素,并适当加大了采集个数N及滤波异常值的个数,抗干扰效果明显。 
4.2  增加越限报警程序 
    因配料现场、生产情况千变万化,如料仓下料、电振机、电机出现故障,冲料等异常干扰,必须能在正常生产中加以识别,通知值班人员立即着手处理。正常后报警信号自动解除,生产正常进行。 
4.3   置“陷井”,防止程序“跑飞” 
    该配料系统控制主程序由各程序模块组成,模块间均有一定的存储空间,程序存储器也有一定的剩余空间,这些均用NOP指令填满。在适当的单元插入LJMP STADT指令,一旦强干扰使程序进入这些空间,能自动重新启动,进入正常工作。 
4.4  引入看门狗计时器功能