DCS自動控制系統與變頻器的電磁兼容分析

本文介紹了制藥廠發(fā)酵罐用變頻器干擾DCS自動控制系統的實例分析及干擾處理方法。通過在變頻器輸入、輸出端加裝匹配的電源濾波器，有效解決了變頻器工作時產生的電磁干擾。經過多次整機調試及試驗，實現了制藥廠發(fā)酵車間DCS自動化控制系統與變頻器的電磁兼容。

　　1引言

　　變頻器的應用日益普及，為各行業(yè)的工業(yè)自動化控制提供了良好的生產及工藝效益。但隨著自動化程度的不斷提高，自動化設備對電源污染的程度也越來越深，相應的對自動控制系統的干擾也越來越強，對電源濾波、凈化，取得相對穩(wěn)定的綠色電源的要求也越來越高。

　　國際上對電磁兼容(EMC或EMI)的設計及應用已有比較明確的法律及法規(guī)，對電子設備的干擾及被干擾、電源的諧波含量都有明確的規(guī)定。由于我國電子設備的自動化發(fā)展相對較慢，對其諧波含量對電網的污染還沒有一定的認識，因此這一方面的認知還沒有發(fā)展到法律化的程度。但是，在一些工業(yè)生產自動化程度相對較高的場合，電磁兼容的意義已相對明顯，有些電子設備對電磁干擾非常的敏感，已至于無法正常工作。

　　在河南新鄉(xiāng)華星制藥廠我們安裝變頻器設備時就遇到了該類問題，我們利用濾波措施，經過多次調試，已順利解決。這里我們把問題解決的方法談一下，供業(yè)界人士共同探討。

　　2發(fā)酵車間自動控制系統簡介

　　河南新鄉(xiāng)華星制藥廠青霉素發(fā)酵107車間，采用北京康拓生化工程有限公司設計制造的全自動DCS控制系統，對每臺發(fā)酵罐的溫度、壓力、酸堿度(PH值)進行全方位監(jiān)控，并對發(fā)酵過程中的補料、出料，包括加糖、苯乙酸、加氨等進行全自動操作，有三個傳感器進行檢測，發(fā)出電信號至微機控制系統。由微機控制系統根據檢測的電壓(或電流)值適時發(fā)出脈沖信號(+5V)，去控制電磁閥的開閉(電磁閥工作電壓為+24V)，來實現進出料的補給。這樣每臺發(fā)酵罐就有三項進出料控制的六個電磁閥，三個傳感器，兩塊檢測儀表，在微機上全部實行遠距離監(jiān)控，并將全部數據全面顯示于一面大屏幕墻上。全車間共有18個發(fā)酵罐。由此可想而知該類系統結構龐大，控制繁雜，布線稠密，安裝時考慮必須十分周到、細致。

　　3電磁干擾問題分析及解決方法

　　由于用戶已試用了一臺變頻器，根據更換皮帶輪，調整電機轉速，對用變頻器節(jié)能已有一定的認識，因此決定安裝我公司的變頻器，以實現節(jié)能增效的目的。

　　我們在第一次安裝變頻器時，由于未考慮到電磁兼容的嚴重性，變頻器開機后干擾原控制系統，在微機上多臺發(fā)酵罐發(fā)出報警信號，后來加了輸入、輸出電抗器，也沒能解決問題。后來我們觀察用戶原應用的變頻器，他采用了濟南菲奧特電子設備有限公司生產的變頻器輸入端及輸出端專用電源濾波器，已正常運行一年，于是制藥廠建議我公司購買該類同型號的電源濾波器。

　　變頻器輸入端電源濾波器是采用高導磁率的鐵氧體磁心及鐵粉芯，配接一定的電容，構成LC濾波器，將變頻器產生的高次諧波(在某一頻帶內的)濾掉，而使臨近或同一電網工作的電器設備不受干擾，能夠正常工作。其原理圖如圖1所示。

　　圖1 輸入濾波器電路原理圖

　　變頻器輸出端電源濾波器采用電感(L)濾波，抑制變頻器輸出的傳導干擾和減少輸出線上低頻輻射干擾，使直接驅動的電機電磁噪聲減小，使電機的銅損、鐵損大幅減少。其原理圖如圖2所示。

　　圖2 輸出濾波器電路原理圖

　　購買了該類濾波器后，我們去現場進行了調試。由于對該類現場接觸較少，技術人員準備不太充分，雖然增加了濾波器，但濾波效果仍不理想，在重載時仍存在干擾，DCS系統不能正常工作，變頻器仍無法運行。于是我們對問題做了具體的分析。