李晓莉

（武汉软件工程职业学院,430205）

仪表信号受变频干扰的处理

李晓莉

（武汉软件工程职业学院,430205）

本文采用系统分析法进行信号干扰的原因查找和分析，在确定仪表信号受到变频干扰后，根据干扰的原理，采用远离干扰源和加强屏蔽的抗干扰方法，最终干扰被消除，生产得于正常运行。

干扰;变频器;仪表信号;屏蔽;电磁感应

信号干扰无处不在，在自动化行业，如果发生材料选购有误、安装方式不符号规范、电磁干扰强烈的环境条件等现象，仪表信号都容易出现受到干扰的情况。干扰影响有大有小，有的可以忽略不计，但有的可以影响到生产的关停。因此，干扰不容忽视。

下面以装置仪表信号发生变频干扰为例，分析变频干扰产生的原因和处理。

1 现象描述

背景：本装置是自动化采气装置，由集散控制系统和现场仪表组成，能够监测过程仪表状态和控制各种执行仪表。为了做好节能减排的工作，决定进行工程改造，对外输泵增加变频器，减少外输泵频繁启动的次数，并且节省电量。在安装好变频器后进行变频器启动运行的调试。在中控启动变频器的瞬间，中控操作站画面出现TI-1021，TI-1020，TI-1022，TI-1018，TI-1019，TI1039，TI-1040，TI-1041，TI-1042，TI-1043，TI-1044，TI-1045，PI-1092B等一连串过程控制系统系统的低报警，如图1、图2所示。

图1 出现低报警的温度变送器CEP-TI-1018

图2 出现干扰的压力变送器CEP-PI-1003

2 原因分析

根据调查历史趋势发现，这些信号无一例外都是发生在4:52:38PM，说明这是一个群体性的信号波动。如果是单个信号的波动可能是由接线端子松动所引起，由于这是群体性的现象，原因只能是受到信号的干扰。信号干扰必须有干扰源、传播路径、敏感器件。

首先，从敏感器件出发，由于敏感器件是各个变送器，分布于各个区域，而且区域相对分散，故排除受到群体干扰的可能；从集散控制系统出发，由于这些信号属于不同的卡件，而且同一卡件上的信号只有一部分受到影响，所以排除系统受到影响的可能；因此，只能是信号电缆受到了影响。信号电缆受到影响有两种可能，一种是通过现场仪表电源单独供电或者共用电源供电的供电电源窜入的干扰；另外一种是信号电缆受到电磁干扰而产生的影响。经过查看历史曲线图，发现受到影响的都是同一个电缆槽里面的信号电缆，因此，确定是第二种，信号电缆受到了电磁干扰。查找这些电缆经过的电缆槽，发现有一段6米长的信号电缆平行于动力电缆。

其次，从干扰源出发，由于这事是在工程改造增加变频器以后发生的，以前从来没有发生过。查找变频器动力电缆的走向，发现这个变频器的动力电缆刚好是与这些受干扰的信号电缆平行的动力电缆槽里面。并且，只要变频器启动瞬间，信号干扰同时发生；在变频器安装以前从来没有发生过仪表信号受到干扰的情况，因此，这些信号是受到变频干扰的。

3 处理方法

根据干扰的工作原理，可以采用多种抗干扰措施进行处理：动力电缆更换为双层屏蔽电缆，过程控制系统系统电缆更换为双重屏蔽电缆，动力电缆和信号电缆布线距离达到要求，在信号电缆外设置屏蔽层（如钢管，钢丝带，屏蔽盖等），接地方式的改进等；在本装置中，动力电缆和信号电缆的更换将会影响到生产，因此不采用电缆更换的方法。经过综合考虑，最终确定综合采取以下三个措施：

（1）将动力电缆和信号电缆布线远离。

根据规范：应尽量避免信号线与电平输送线平行敷设，若不可避免时，两者之间必须保持一定的距离（摘自《海洋石油工程设计指南第3册》——第四篇 海上油气田电气、仪控、通信系统设计中的第483页）。此方法将动力电缆向远离信号电缆的方向的移动，同时将信号电缆向远离动力电缆的方向移动，减少动力电缆磁场强度的影响。

（2）信号电缆外层加屏蔽。

采用2mm厚度的不锈钢板作为屏蔽层，将屏蔽层包裹在信号电缆槽的外面，有电缆槽支架支撑。

（3）接地汇流排的改正

在检查中发现，过程控制系统系统和火气系统、紧急关断系统都同时处于同一个电缆槽，但是电缆槽内只有过程控制系统的信号电缆受到影响，其他两个系统的信号都没有受到影响，因此从检查接地方式的过程中，发现这两个系统的接地方式是不同的。

过程控制系统系统接地方式是将信号屏蔽接地线和电源接地线接到同一个接地汇流排上（并且接地螺丝松动），而火气系统、紧急关断系统的接地方式是将信号接地线和电源接地线分别接到各自的汇流排，然后再汇总到总的接地汇流排进行接地。

而实际上，避免电源及信号共用回流路径，如果共用的话，有可能会导致电源地上大的电流会在信号地上产生一个电压差（可以解释为：导线是有阻抗的，只是很小的阻值，但如果所流过的电流较大时，也会在此导线上产生电位差，这也叫共阻抗干扰），使信号地的真实电位高于0V，如果信号地的电位较大时，有可能会使信号本来是高电平的，但却误判为低电平。这也就成为过程控制系统系统的信号受到干扰，而紧急关断系统、火气系统的信号没有受到干扰的原因之一。

因此，将进行一些小改动，将信号屏蔽地接到专用的信号屏蔽接地汇流排，将电源地接到电源专用的电源接地汇流排，然后再接到总的汇流排，并且保证总的汇流排的接地线电阻小于等于4欧姆，并且接地良好（紧固接地螺丝）。

5 结束语

综上所述，在自动化行业，干扰源无处不在，需要在设计时候参照相关仪表信号安装规范，做出防信号干扰的措施，并且在仪表信号安装过程严格按照规范和设计资料执行；否则，就容易出现仪表信号受到干扰的情况。在环境变化（如工程改造增加变频器）后，信号干扰源变强，导致安装的条件不能满足现在的需要，因此，在工程改造增加变频器的设计阶段，要考虑到干扰增强对仪表信号干扰的因素，防止出现由于变频干扰而影响生产甚至关停的尴尬局面。本文根据信号干扰情况，采用了系统分析法进行原因查找和分析，并最终通过远离干扰源和加强屏蔽层的措施等，解决了变频干扰的问题，生产得以正常运行。

[1] 《海洋石油工程设计指南第7册》 《海洋石油工程设计指南》编委会.北京：石油工业出版社，2008.1

[2] 《仪表工手册》 乐嘉谦主编 化学工业出版社 2004.01

[3] 解决变频设备与仪表转速信号干扰问题的探讨 中国仪器仪表 2008（11）

李晓莉，女，1981年11月出生，中国地质大学（武汉）硕士研究生毕业，武汉软件工程职业学院专任教师，研究方向为电气自动化，计算机控制，高职教育研究。

Processing of frequency conversion interference of instrument signal

Li Xiaoli
（Wuhan software engineering,Career Academy,430205）

In this paper,the system analysis method is used to find and analyze the cause of signal interference.After the determination of the instrument signal is interfered by the frequency conversion, according to the principle of interference,the interference method, which is far from the interference source and strengthen the shielding method,is eliminated.

interference;frequency converter;instrument signal;shielding;electromagnetic induction