造紙現(xiàn)場總線的抗干擾問題探討

4 現(xiàn)場總線的接地

良好的接地是現(xiàn)場總線防干擾的重要措施。所謂/地0,一般定義為電路或系統(tǒng)的零電位參考點;接地就是在兩點之間建立傳導(dǎo)通路其目的一是保護(hù)操作人員和設(shè)備的安全即保護(hù)地0;二是為了抑制電磁干擾,提供電子測量中的電位基準(zhǔn),即/工作地0。圖1是工作地的接地方法:

單點接地是指系統(tǒng)中所有電子設(shè)備或元件都并聯(lián)連接到一個接地參考點。這種接地方式的優(yōu)點是各電子設(shè)備或元件的地電位只與本電子設(shè)備或元件的地線阻抗有關(guān),不受其他回路的影響;缺點是需要多根地線,增加地線長度,增加了地線間的干擾耦合,在高頻情況下地線阻抗大大增加。多點接地是指系統(tǒng)中各個需要接地的點都直接連接到距它最近的接地點上,以使接地線的長度最短。由于接地線很短,適用于高頻情況;缺點是易構(gòu)成各種地回路,造成低頻地回路干擾。工作頻率在1MHz以下,可采用單點接地方式;工作頻率在10MHz以上,可采用多點接地方式;當(dāng)然,亦可單點接地和多點接地混合使用。接地線太長時,亦應(yīng)采用多點接地,以防止接地線阻抗太大,干擾噪聲電壓太高。在眾多現(xiàn)場總線中,Profibu現(xiàn)場總線的發(fā)展尤為迅速,在造紙行業(yè)應(yīng)用很廣,現(xiàn)以Profibus2DP為例說明。Profibus2DP的通訊速率有9.6、19.2、87.5kbit/s和0.5、1.5、3、6、12Mbit/s,其中最常用的通訊速率為1.5Mbit/s,此時,Profibus雙絞電纜的長度可達(dá)200m(使用中繼器可延長)。當(dāng)Profibus2DP通訊速率為1.5Mbit/s時,可認(rèn)為通訊頻率為7.5MHz,頻率較高,接近10MHz,宜采用多點接地,應(yīng)最大可能減小接地阻抗。

Profibus2DP電纜采用RS248雙絞屏蔽電纜,由于通訊頻率較高,干擾所產(chǎn)生的噪聲電流只在屏蔽層外表流過(集膚效應(yīng)),屏蔽層通常采用多點接地,一般在電纜屏蔽層兩端接地,即始端和末端同時接地。若一端接地(始端或末端),僅僅有利于消除低頻干擾。但在整個車間沒有放置等電位接地板,不能實現(xiàn)等電位接地時,一端接地優(yōu)于兩端接地,并可防止形成地回路。

5 現(xiàn)場總線在造紙控制中的抗干擾應(yīng)用

華泰集團(tuán)PM、0紙機(jī),設(shè)計車速1800m/min,卷紙幅寬635mm,年生產(chǎn)能力20萬t,于200年7月20日投產(chǎn),DCS系統(tǒng)由國際知名公司提供,控制器采用AC450,MCC使用INSUM系統(tǒng)DCS與MCC之間采用Profibus2D通訊連接,通訊速率115Mbit/s。由于INSUM內(nèi)部通訊使用LONbus,必須通過Gateway網(wǎng)關(guān)將LONbus轉(zhuǎn)換為Profibus,控制器側(cè)連接至CI541卡。調(diào)試初期采用Profibus雙絞屏蔽電纜,總長約150m,連接采用9針D型插頭,電纜兩端通過D型插頭接地很快發(fā)現(xiàn),Profibus站點不能全部找到,有時甚至一個站點也找不到,做過許多實驗,排除了其他方面的所有原因。最后發(fā)現(xiàn),DC側(cè)電纜屏蔽不接地時,所有站點都能找到,于是采用了MCC側(cè)單端接地。雖然已經(jīng)能夠正常運(yùn)行但出現(xiàn)了一個新情況,每隔一段時間,突然出現(xiàn)某個Gateway運(yùn)行中死機(jī),復(fù)位后正常。分析原因Gateway位于MCC柜內(nèi),大量電力設(shè)備存在,電磁干擾大。此部分MCC靠近傳動,紙機(jī)傳動產(chǎn)生的干擾影響。DCS與MCC之間存在接地電位差,以至于電纜屏蔽兩端接地時,形成回路,干擾總線信號。控制器側(cè)工程師站亦出現(xiàn)大量CI541卡錯誤信息懷疑大量誤碼存在。

鑒于以上原因,決定將Profibus屏蔽電纜換為光纜。換后情況改善,Gateway不再死機(jī)。

6 結(jié) 語

在紙機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計!安裝!調(diào)試中,要特別注意現(xiàn)場總線的抗干擾問題,只有正確地采取抗干擾措施,才能使總線正常運(yùn)轉(zhuǎn)為生產(chǎn)提供有利的保證。