根據(jù)國際電工委員會(huì)IEC1158定義,安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。當(dāng)今全球最流行的現(xiàn)總線有FF總線(FieldbusFoundatiON)、Profibus、Modbus等,在造紙行業(yè),ABB公司AF100應(yīng)用也很多。但是無論哪一種現(xiàn)場總線,都是數(shù)字信號(hào),當(dāng)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(xiàn)場總線性能,以至于不能正常工作。因此研究現(xiàn)場總線的抗干擾問題并提高現(xiàn)場總線的抗干擾能力非常重要。
1 紙機(jī)車間存在的干擾源
(1)紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)是紙機(jī)車間最大的干擾源。紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總負(fù)荷約占造紙車間總負(fù)荷的1/3以上,在系統(tǒng)的整流和逆變中,大功率電力電子元器件(IGBT等)高速開和關(guān)轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生大量的高頻電磁波,污染整個(gè)車間,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(shè)備。這些設(shè)備均為工頻,頻率較低,干擾一般發(fā)生在近場,而近場中隨著干擾源的特性不同,電場分量和磁場分量有很大差別。特別是動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)時(shí),瞬間電流能夠達(dá)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?yàn)V波,便會(huì)通過向紙機(jī)控制系統(tǒng)供電而進(jìn)入控制系統(tǒng),影響現(xiàn)場總線的信號(hào)。
(4)導(dǎo)線接觸不良產(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(dǎo)線傳輸,稱為傳導(dǎo)干擾。在現(xiàn)場總線中,主要表現(xiàn)為地線阻抗干擾和來自工頻電源的干擾。
(2)通過空間以輻射的形式傳輸,稱為輻射干擾。
3 現(xiàn)場總線的抗干擾措施
(1)遠(yuǎn)離干擾源 動(dòng)力設(shè)備和電力電纜對(duì)現(xiàn)場總線的干擾,與距離的平方成反比,即隨距離的增大,干擾衰減非常快。所以,現(xiàn)場總線設(shè)備遠(yuǎn)離用電設(shè)備,現(xiàn)場總線電纜與動(dòng)力纜分層橋架布置,都能起到很好的防干擾作用。遠(yuǎn)離干擾源,是防止輻射干擾的重要措施。
(2)現(xiàn)場總線設(shè)備和電纜的屏蔽 現(xiàn)場總線屏蔽的機(jī)理,一是外來電磁波在金屬表面產(chǎn)生渦流,從而抵消原來的磁場;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(nèi)傳播過程中,衰減產(chǎn)生吸收損耗?,F(xiàn)場總線的屏蔽是利用由導(dǎo)電材料制成的屏蔽并結(jié)合接地,來切斷干擾源。
根據(jù)國際電工委員會(huì)IEC1158定義,安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。當(dāng)今全球最流行的現(xiàn)總線有FF總線(FieldbusFoundatiON)、Profibus、Modbus等,在造紙行業(yè),ABB公司AF100應(yīng)用也很多。但是無論哪一種現(xiàn)場總線,都是數(shù)字信號(hào),當(dāng)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(xiàn)場總線性能,以至于不能正常工作。因此研究現(xiàn)場總線的抗干擾問題并提高現(xiàn)場總線的抗干擾能力非常重要。
1 紙機(jī)車間存在的干擾源
(1)紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)是紙機(jī)車間最大的干擾源。紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總負(fù)荷約占造紙車間總負(fù)荷的1/3以上,在系統(tǒng)的整流和逆變中,大功率電力電子元器件(IGBT等)高速開和關(guān)轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生大量的高頻電磁波,污染整個(gè)車間,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(shè)備。這些設(shè)備均為工頻,頻率較低,干擾一般發(fā)生在近場,而近場中隨著干擾源的特性不同,電場分量和磁場分量有很大差別。特別是動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)時(shí),瞬間電流能夠達(dá)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?yàn)V波,便會(huì)通過向紙機(jī)控制系統(tǒng)供電而進(jìn)入控制系統(tǒng),影響現(xiàn)場總線的信號(hào)。
(4)導(dǎo)線接觸不良產(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(dǎo)線傳輸,稱為傳導(dǎo)干擾。在現(xiàn)場總線中,主要表現(xiàn)為地線阻抗干擾和來自工頻電源的干擾。
(2)通過空間以輻射的形式傳輸,稱為輻射干擾。
3 現(xiàn)場總線的抗干擾措施
(1)遠(yuǎn)離干擾源 動(dòng)力設(shè)備和電力電纜對(duì)現(xiàn)場總線的干擾,與距離的平方成反比,即隨距離的增大,干擾衰減非???。所以,現(xiàn)場總線設(shè)備遠(yuǎn)離用電設(shè)備,現(xiàn)場總線電纜與動(dòng)力纜分層橋架布置,都能起到很好的防干擾作用。遠(yuǎn)離干擾源,是防止輻射干擾的重要措施。
(2)現(xiàn)場總線設(shè)備和電纜的屏蔽 現(xiàn)場總線屏蔽的機(jī)理,一是外來電磁波在金屬表面產(chǎn)生渦流,從而抵消原來的磁場;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(nèi)傳播過程中,衰減產(chǎn)生吸收損耗?,F(xiàn)場總線的屏蔽是利用由導(dǎo)電材料制成的屏蔽并結(jié)合接地,來切斷干擾源。