洗煤厂集中控制系统的电磁兼容 点击:575 | 回复:10



天高云淡^_^

    
  • 精华:47帖
  • 求助:0帖
  • 帖子:47帖 | 2659回
  • 年度积分:0
  • 历史总积分:4772
  • 注册:2007年1月11日
发表于:2008-07-16 12:38:00
楼主
1 引言

        变频器的应用日益普及,为各行业的工业自动化控制提供了良好的生产及工艺效益。但随着自动化程度的不断提高,自动化设备对电源污染的程度也越来越大,相应地对自动控制系统的干扰也越来越强,对电源滤波、净化,取得相对稳定的绿色电源的要求也越来越高。 
        国际上对电磁兼容(emc或emi)的设计及应用已有比较明确的法律及法规,对电子设备的干扰及被干扰、电源的谐波含量都有明确的规定。由于我国电子设备的自动化发展相对较慢,对其谐波含量对电网的污染还没有足够的认识,因此这一方面的认知还没有发展到法律化的程度。但是,在一些工业生产自动化程度相对较高的场合,电磁兼容的意义已相对明显,有些电子设备对电磁干扰非常的敏感,已至于无法正常工作。

2 洗煤厂集中控制系统简介

        为提高产量及生产效率,洗煤厂选用了集中控制系统,由工控机通过plc控制电机起停,工控机到plc到变频器为4~20ma电流信号,主要4台泵由变频器控制(工艺要求),有2台355kw变频器和2台132kw变频器。设备调试时出现电机自动停机现象,包括4台变频器控制的4台电机,原因为plc误动作;监视系统屏幕有花点,显示图象抖动较大。经检测变频器谐波电流超标较严重。经分析,plc误动作为变频器传导干扰所致,监视系统为辐射干扰所致。要解决电磁干扰问题首先要考虑电磁兼容三要素的问题。

3 电磁兼容问题三要素

电磁兼容问题三要素示意图如图1所示。
                                                                                                                                           图1 电磁兼容问题三要素示意图

3.1电磁骚扰源

        任何形式的自然或电能装置所发射的电磁能量,能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害,或使其它设备、分系统或系统发生电磁危害,导致性能降级或失效,即称为电磁骚扰源(或称为电磁干扰源)。

3.2 耦合途径

即传输骚扰的通路或媒介。

3.3 敏感设备(victim)

是指当受到电磁骚扰源所发出的电磁能量的作用时,会受到伤害的人或其它生物,以及会发生电磁危害,导致性能降级或失效的器件、设备、分系统或系统。许多器件、设备、分系统或系统既是电磁骚扰源又是敏感设备。

系统要发生电磁兼容性问题,必须存在三个因素,即电磁干扰源、耦合途径、敏感设备。所以,在遇到电磁兼容问题时,要从这三个因素入手,对症下药,消除其中某一个因素,就能解决电磁兼容问题。

4 电磁干扰问题分析及解决方法

4.1 变频器产生干扰的原因

变频器主电路一般是如图2所示的交流-直流-交流模式,外部电源输入为380v/50hz的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压,经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流电。在整流回路中,输入电流的波形为不规则的矩形波,波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波,其中的高次谐波将干扰输入供电系统。在逆变输出回路中,输出电流信号是受pwm载波信号调制的脉冲波形,对于gtr大功率逆变元件,其pwm的载波频率为2~3khz,而igbt大功率逆变元件的pwm最高载频可达15khz。同样,输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波,而高次谐波电流对负载直接干扰。另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射,干扰邻近的电气设备。
                                                                                                                                  图2 变频器主电路图

4.2 洗煤厂用变频器(其中某一套)干扰的主要传播途径

变频器工作时,作为一个强大的干扰源,其干扰途径一般分为辐射、传导、电磁耦合、二次辐射和边传导边辐射等。根据现场线路铺设分析主要途径如图3所示。
                                                                                                                                   图3 变频器干扰的主要传播途径

        从图2可以看出,变频器产生的辐射干扰对周围的设备产生强烈的影响,传导干扰使直接驱动的电机产生电磁噪声,使得铜损、铁损大幅增加,同时传导干扰和辐射干扰对电源输入端所连接的plc和工控机有很大的影响。

4.3 解决方法

        将变频器的电源输入线、输出线与其它线缆分开走线,将变频器的地线从配电室拆除另接到新做的地上,在plc电源输入加装有源滤波器抑制来自电网的谐波及高频干扰,观察设备运行状态,偶尔还会出现电机自动停机现象;分析可能是没有将干扰彻底滤除,在其中1台(同plc同一变压器的变频器)变频器的输入、输出加装变频器专用滤波器,在plc电源输入端加装吸收磁环和差模电感,开机空载试运行正常,为避免加载后干扰的增强,在其它3台变频器的输入、输出端加装变频器专用滤波器和滤波磁环。在所有摄像头电源上加装电源滤波器,在所有摄像头视频信号线和视频采集器信号上加装吸收磁环,在监控中心总电源输入加装超级隔离变压器和高性能电源滤波器来预防直接的传导干扰。采用以上措施后,洗煤厂设备正常运转(加载状态下),监视系统显示基本正常。

5 结束语

自动化控制系统应用越来越广泛,如何使各单元设备正常工作互不干扰,除增强设备抗干扰能力外,线路铺设、接地也很关键。



天高云淡^_^

  • 精华:47帖
  • 求助:0帖
  • 帖子:47帖 | 2659回
  • 年度积分:0
  • 历史总积分:4772
  • 注册:2007年1月11日
发表于:2008-08-20 13:42:06
1楼

看贴回贴是一种美德!对看贴不回贴的朋友,我就不谢了。呵呵!

天高云淡^_^

  • 精华:47帖
  • 求助:0帖
  • 帖子:47帖 | 2659回
  • 年度积分:0
  • 历史总积分:4772
  • 注册:2007年1月11日
发表于:2009-01-10 14:33:42
2楼
提前祝大家春节愉快。

信号隔离

  • 精华:0帖
  • 求助:0帖
  • 帖子:1帖 | 5回
  • 年度积分:0
  • 历史总积分:12
  • 注册:2007年7月17日
发表于:2009-11-18 15:49:57
3楼

可以直接加装信号隔离器就可以了,信号隔离器的作用和工作原理如下;

(1)地环流干扰
在工业生产过程中实现监视和控制需要用到各种自动化仪表、控制系统和执行机构,他们之间的信号传输既有微弱到毫伏级、毫安级的小信号;又有几十伏,数千伏、数百安培的大信号;既有低频直流信号,也有高频脉冲信号等等,构成系统后往往发现在仪表和设备之间传输相互干扰,造成系统不稳定甚至误操作,出现这种情况除了每个仪器、设备本身的性能原因如抗电磁干扰影响,还有一个十分重要的原因就是各种仪器设备根据要求和目的都需要接地,例如为了安全,机壳需要接大地;为了使电路正常工作,系统需要有公共参考点;为了抑制干扰加屏蔽罩,屏蔽罩也需要接地,但是由于仪表和设备之间的参考点之间存在电势差(也就是各设备的共地点不同)因而形成“地环流”、“接地环流”问题是在系统处理信号过程中必须解决的问题。
(2)自然干扰
雷电是一种主要的自然干扰源,雷电产生的干扰可以传输到数千公里以外的地方。雷电干扰的时域波形是叠加在一串随机脉冲背景上的一个大尖峰脉冲。宇宙噪音是电离辐射产生的,在一天中不断变化。太阳噪音则随着太阳活动情况的剧烈变化。自然界噪声主要会对通讯产生干扰,而雷电能量尖蜂脉冲可以对很多设备造成损坏,应该加以避免或降低损坏程度,减少损失。
(3)人为干扰
电磁干扰产生的根本原因是导体中有电压或电流的变化,即较大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能够使导体产生电磁波辐射。一方面,人们可以利用这一特点实现特定功能,例如,无限通信、雷达或其他功能,另一方面,电子设备在工作时,由于导体中的dv/dt或di/dt会产生伴随电磁辐射。无论主观上出于什么目的,客观上对电磁环境造成了污染。还有工厂企业在生产过程中会经常有一些大型的设备(电机、变频器)频繁开关,他们也会造成一些容性、感性的干扰,也将影响仪器仪表正常显示或采集。凡是有电压电流突变的场合,肯定会有电磁干扰存在。数字脉冲电路就是一种典型的干扰源,随着电子技术的广泛应用,电磁污染情况会越来越严重.
2.解决各种干扰的方法
首先干扰的三要素是干扰源、敏感源和耦合路径,这三要素缺少一个,电磁兼容问题都不会存在。因此要从这三要素入手。找出最方便的解决方法,一般干扰源和敏感源是没办法解决的,通常是从耦合路径想办法,也是最常用的方法。如加屏蔽、加滤波等手段。而处理环流最常见也最为麻烦,现在以此为探讨话题。
(1)第一种方法;所有现场设备不接地,使所有过程环路只有一个接地点,不能形成回路,这种方法看似简单,但实际应用中往往很难实现,因为某些设备要求必须接地才能保证测量精度或人身安全,某些设备可能因为长期遭到腐蚀和磨损后或气候影响而形成新的接地点。
(2)第二种方法:使两接地点的电势相同,但由于接地的电阻受地质条件及气候变化众多因素的影响,这种方法其实在实际中也无法完全能做到。
(3)第三种方法:在各个过程环节中使用信号隔离器,断开过程环路,同时又不影响过程信号的正常传输,从而彻底解决地环路的问题。
3.采用信号隔离器的优越性
在各个过程环路中使用信号隔离器办法可以用DCS或PLC等隔离卡件或者现场带的隔离的变送器(部分设备可以做到),也可以用信号隔离器来实现。比较起来,用信号隔离器有以下优点:
·绝大部分情况,采用信号隔离器+非隔离卡件比采用隔离卡件便宜
·信号隔离器比隔离卡件在隔离能力、抗电磁干扰等方面性能更加优越
·信号隔离器应用灵活,而且它还有信号转换和信号分配及接口转换等功能,使用起来更加方便
·信号隔离器通常有单通道、双通道、通道间相互完全独立、构成系统的配置、日常维护更加方便。


 帕罗肯科技     李富兵      手机:15801489092     QQ:402903144

 

信号隔离

  • 精华:0帖
  • 求助:0帖
  • 帖子:1帖 | 5回
  • 年度积分:0
  • 历史总积分:12
  • 注册:2007年7月17日
发表于:2009-11-18 15:59:54
4楼

本公司简单的产品资料如下

P 系列信号隔离器



产品简介:
·处理工业现场各种模拟型号(mV、mA、CT、PT100、TC等)
·35mm DIN导轨安装、小型、轻量、低成本设计。
·完善和补充系统模拟I/O插件功能,增加系统适用性和现场环境的可靠性。

无源信号隔离器
·P01 焊接无源隔离模块
·p-01 无源隔离器(一入一出)
·P-02 无源配电隔离器(一入一出)
·P-03 无源直流信号隔离器(一入一出)
·P-04 无源交流信号隔离器(一入一出)
·P-05 无源热电阻信号隔离器(一入一出)
·P-06 无源电位计信号隔离器(一入一出)
·G-401 无源四入四出信号隔离器

有源信号隔离器
·P-11 直流信号隔离器(一入一出)
·P-12 交流信号隔离器(一入一出)
·P-13 配电隔离器(一入一出)
·P-14 热电阻信号隔离器(一入一出)
·P-15 热电偶信号隔离器(一入一出)
·P-16电位计信号隔离器(一入一出)


PA 系列信号隔离器


产品简介:
·产品包括电流、电压、频率、温度、称重mV等信号的隔离、转换。
·35mm导轨安装、端子式接线,可带电插拔,使用更方便。
·全进口原件,低功耗设计,产品寿命更长。
·产品适合CU50、PT100、K、B、S、R、T型热阻、热偶信号的隔离变送。
·直接配合测温传感器使用,带长线、冷端补偿、温度线性化处理、及断线电流报警功能,是一体化温度变送器升级替代产品。

无源信号隔离器
·P01 焊接无源隔离模块
·PA-01 无源隔离器(一入一出)
·PA-02 无源配电隔离器(一入一出)
·PA-03 无源隔离器(一入一出)
·PA-04无源交流信号隔离器(一入一出)
·PA-05 无源热电阻信号隔离器(一入一出)
·PA-06无源热电偶信号隔离器(一入一出)
有源信号隔离器
·PA-11 直流信号隔离器(一入一出)
·PA-12 交流信号隔离器(一入一出)
·PA-13 配电隔离器(一入一出)
·PA-14 热电阻信号隔离器(一入一出)
·PA-15 热电偶信号隔离器(一入一出 智能型)
·PA-16 电位计信号隔离器(一入一出)
·PA-17 频率模拟信号隔离器
·PA-18 模拟频率信号隔离器
·P-1130 通用型隔离、配电器(一入一出)

PR 系列隔离分配器


产品简介:
·35mm导轨安装、端子式接线,可带电插拔,使用更方便。
·全进口原件,低功耗设计,产品寿命更长。
·电源方式24Vdc或220Vac可选,适用于各类工业现场环境。
·将工业现场模拟信号分成二、三、四路相同或不同的标准信号,实现DCS、数显仪、变频器等设备同时采集、控制。

信号隔离器分配器
·PR-112 直流信号隔离器(一入两出)
·PR-212 交流信号隔离器(一入两出)
·PR-312 配电隔离器(一入两出)
·PR-412 热电阻信号隔离器(一入两出)
·PR-512 热电偶信号隔离器(一入两出)
·G-1131 通用型隔离分配、配电分配器(一入两出)

PG 系列信号分配器

产品简介:
·35mm导轨安装、端子式接线,可带电插拔,使用更方便。
·全进口原件,低功耗设计,产品寿命更长。
·电源方式24Vdc或220Vac可选,适用于各类工业现场环境。
·将工业现场模拟信号分成二、三、四路相同或不同的标准信号,实现DCS、数显仪、变频器等设备同时采集、控制。

多通道信号隔离分配器
·PG-201 无源双通道信号隔离器(两入两出)
·PG-202 无源双通道隔离配电器(两入两出)
·PG-401 无源四通道信号隔离器(四入四出)
·PG-211 有源双通道信号隔离器(两入两出)
·PG-213有源双通道隔离配电器(两入两出)
·PG-214 热电阻信号隔离器(两入两出)
·PG-113 隔离分配器(一入三出)
·PG-114 隔离分配器(一入四出)
·PG-1132配电隔离分配器(一入三出、一入四出)

天高云淡^_^

  • 精华:47帖
  • 求助:0帖
  • 帖子:47帖 | 2659回
  • 年度积分:0
  • 历史总积分:4772
  • 注册:2007年1月11日
发表于:2010-07-09 16:31:03
5楼
谢谢回贴。!                   

热门招聘
相关主题

官方公众号

智造工程师