造紙機械現場總線的抗干擾問題探討

1 紙機車間存在的干擾源

(1)紙機傳動系統是紙機車間最大的干擾源。紙機傳動系統的總負荷約占造紙車間總負荷的1/3以上,在系統的整流和逆變中,大功率電力電子元器件(IGBT等)高速開和關轉換,產生大量的高頻電磁波,污染整個車間,并且產生大量高次諧波,污染工頻電網。

(2)變壓器、MCC柜、電力電纜和動力設備。這些設備均為工頻,頻率較低,干擾一般發生在近場,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。特別是動力設備啟動時,瞬間電流能夠達到額定電流的6~1倍,會產生大電流沖擊的暫態干擾。

(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濾波,便會通過向紙機控制系統供電而進入控制系統,影響現場總線的信號。

(4)導線接觸不良產生的火花、電弧等。

(5)三相供電不平衡產生的地電流、屏蔽層不共地產生的接地環流。

2 干擾的傳播途徑

(1)由導線傳輸,稱為傳導干擾。在現場總線中,主要表現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 現場總線的抗干擾措施

(1)遠離干擾源 動力設備和電力電纜對現場總線的干擾,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,現場總線設備遠離用電設備,現場總線電纜與動力纜分層橋架布置,都能起到很好的防干擾作用。遠離干擾源,是防止輻射干擾的重要措施。

(2)現場總線設備和電纜的屏蔽 現場總線屏蔽的機理,一是外來電磁波在金屬表面產生渦流,從而抵消原來的磁場;二是電磁波在金屬表面產生反射損耗,另一部分透射波在金屬屏蔽層內傳播過程中,衰減產生吸收損耗。現場總線的屏蔽是利用由導電材料制成的屏蔽并結合接地,來切斷干擾源。

(3)采用UPS電源或隔離變壓器 可防止來自工頻電源的干擾。

(4)采用光纜傳輸信號 在現場總線傳輸速度高!傳輸距離遠干擾大的情況下,盡可能地采用光纜。采用光纜后,有效解決了輻射擾和傳導干擾的眾多問題。若在不共地兩點之間,或者在接地狀況很不好的情況下,采用光纜傳輸現場總線信號,可有效防止接地環流等干擾。特別是紙機控制系統與紙機傳動!MCC之間,容易存在接地電位差,或接地環流,要特別注意,選用光纜優于選用雙絞線。

(5)正確選擇和安裝紙機傳動系統 整流部分采用12脈沖整流可有效消除5次和7次諧波。傳動柜與電機之間的動力電纜,一定要采用良好屏蔽且三芯對稱的電力電纜。

4 現場總線的接地

良好的接地是現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的零電位參考點;接地就是在兩點之間建立傳導通路其目的一是保護操作人員和設備的安全即保護地0;二是為了抑制電磁干擾,提供電子測量中的電位基準,即/工作地0。圖1是工作地的接地方法: