摘 要：介紹煙草制絲線(xiàn)中現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的抗干擾解決方案。

　　近年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在煙草制絲線(xiàn)中廣泛應(yīng)用，自2000年以來(lái)，幾乎所有技改過(guò)的制絲線(xiàn)均應(yīng)用到了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)。目前在煙草制絲線(xiàn)中主流的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)為Siemens公司ProFiBus/ProFiNet，其它的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)還有AB公司的ControlNet，DeviceNet，除此以外，還有極少量的其它品牌的總線(xiàn)，如CanBus等。
　　現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是安裝在生產(chǎn)過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備/儀表與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行數(shù)字式多點(diǎn)雙向通信的數(shù)據(jù)總線(xiàn)。其中“生產(chǎn)過(guò)程”包括斷續(xù)生產(chǎn)過(guò)程和連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程兩類(lèi)，或者現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是以單個(gè)分散的數(shù)字化、智能化的測(cè)量和控制設(shè)備。作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用總線(xiàn)相連接，實(shí)現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動(dòng)控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。

　　現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)領(lǐng)域的延伸，是應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。既然是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，就存在網(wǎng)絡(luò)電磁干擾的問(wèn)題，目前在煙草行業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的干擾問(wèn)題，是在各個(gè)卷煙企業(yè)中比較普遍存在的現(xiàn)象。

　　電磁干擾（Electromagnetic Interference），有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過(guò)空間把其信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。

　　在煙草制絲設(shè)備中，電磁干擾的源頭主要有變頻器、變壓器、維修用電焊機(jī)等。其中，以變頻器產(chǎn)生的電磁干擾對(duì)制絲線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)影響嚴(yán)重。

　　變頻器之所以會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，是因?yàn)樽冾l器在逆變過(guò)程中，通過(guò)斬波實(shí)現(xiàn)調(diào)速，由于斬波，產(chǎn)生了許多高次諧波，高次諧波通過(guò)傳導(dǎo)干擾和輻射干擾對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)生干擾。
　　構(gòu)成電磁干擾的三個(gè)主要因素為：干擾產(chǎn)生源、受到干擾的感受體及干擾傳播路徑，若三者缺一便無(wú)法構(gòu)成干擾問(wèn)題。

　　多數(shù)電磁干擾抑制都采用外殼屏蔽和縫隙屏蔽結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，大多數(shù)時(shí)候下面這些簡(jiǎn)單原則可以有助于實(shí)現(xiàn)電磁干擾屏蔽：從源頭處降低干擾；通過(guò)屏蔽、過(guò)濾或接地將干擾產(chǎn)生電路隔離以及增強(qiáng)敏感電路的抗干擾能力等。電磁干擾抑制性、隔離性和低敏感性應(yīng)該作為所有電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員的目標(biāo)，這些性能在設(shè)計(jì)階段的早期就應(yīng)完成。

　　要解決電磁干擾有三種方法：其一為干擾產(chǎn)生源產(chǎn)生的干擾必須被壓到最小的情況；二為感受體（如網(wǎng)絡(luò)，PLC，計(jì)算機(jī)等等）必須受到保護(hù)，以期能抗拒高次諧波的干擾；三是干擾的傳播路徑被阻斷或是盡可能減少干擾的傳播機(jī)會(huì)。

　　解決制絲線(xiàn)中電磁干擾的解決辦法，主要從三個(gè)方面來(lái)論述。

1 從干擾產(chǎn)生源方面來(lái)講

　　 既然制絲線(xiàn)中的電磁干擾主要來(lái)自變頻器，那么，對(duì)變頻器就要做特殊的處理，處理措施如下：
（1）在變頻器的進(jìn)、出線(xiàn)端增加濾波器
變頻器是大家的在各種系統(tǒng)中產(chǎn)生干擾的源頭，在變頻器的進(jìn)線(xiàn)端、出線(xiàn)端都會(huì)產(chǎn)生高次諧波，如果將高次諧波濾掉，那么，變頻器產(chǎn)生的干擾就會(huì)大大降低。通過(guò)在變頻器的進(jìn)、出端增加濾波器，能將絕大多數(shù)高次諧波濾掉，從而保證控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（2）變頻器的出線(xiàn)端采用屏蔽電纜
一個(gè)簡(jiǎn)單的屏蔽罩會(huì)使所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度降至最初的十分之一。只有如金屬之類(lèi)導(dǎo)磁率高的材料才能在極低頻率下達(dá)到較高屏蔽效率。這些材料的導(dǎo)磁率會(huì)隨著頻率增加而降低，另外如果初始磁場(chǎng)較強(qiáng)也會(huì)使導(dǎo)磁率降低，還有就是采用機(jī)械方法將屏蔽罩作成規(guī)定形狀同樣會(huì)降低導(dǎo)磁率。
在高頻電場(chǎng)下，采用薄層金屬作為外殼或內(nèi)襯材料可達(dá)到良好的屏蔽效果，但條件是屏蔽必須連續(xù)，并將敏感部分遮蓋住，沒(méi)有缺口或縫隙（形成一個(gè)法拉第籠）。
在變頻器的出線(xiàn)端采用屏蔽電纜，可以有效抑制高次諧波的空間傳遞，從而降低電磁干擾。
（3）變頻器的安裝位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離弱信號(hào)線(xiàn)
在煙草制絲線(xiàn)的控制系統(tǒng)中，變頻器，PLC，電機(jī)啟動(dòng)器等器件經(jīng)常分布在一套電控柜中，這樣變頻器產(chǎn)生的干擾就會(huì)對(duì)PLC等弱信號(hào)線(xiàn)產(chǎn)生非常大的干擾。

所以，設(shè)計(jì)者在做電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要將PLC等弱信號(hào)器件與變頻器等分開(kāi)放置。

2 從受到干擾的感受體方面來(lái)講

（1）在PLC的電源處增加濾波器
為了增強(qiáng)PLC的抗干擾能力，在PLC電源入口處增加電源濾波器，將變頻器產(chǎn)生的高次諧波濾掉，從而保證PLC工作正常。

（2）良好的接地系統(tǒng)
電控系統(tǒng)另一個(gè)重要的措施是接地的處理。首先，必須保證電氣件可靠接地，不能有虛接現(xiàn)象；其次，網(wǎng)線(xiàn)的屏蔽層只能單端接地，目的是防止高次諧波形成的電流，竄入到其它系統(tǒng)中。

3 從干擾傳播途徑方面來(lái)講

（1）采用雙層橋架
在電纜線(xiàn)敷設(shè)時(shí)，采用雙層橋架設(shè)計(jì)，即動(dòng)力橋架和信號(hào)橋架。動(dòng)力橋架內(nèi)敷設(shè)380VAC和220VAC電源線(xiàn)，信號(hào)橋架內(nèi)敷設(shè)24VDC電源線(xiàn)，各種網(wǎng)線(xiàn)等弱信號(hào)線(xiàn)。

動(dòng)力橋架和信號(hào)橋架在空中與地面平行敷設(shè)時(shí)，兩層橋架之間的高度差應(yīng)在450cm以上。在動(dòng)力橋架和信號(hào)橋架引入控制柜，與地面垂直敷設(shè)時(shí)，兩層橋架可以并行，或者背靠背由空中引下，但是不能將二者合在一塊共同引下，這樣會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力大大減弱。
（2）電控柜內(nèi)布線(xiàn)作特殊處理
電控柜內(nèi)存在動(dòng)力線(xiàn)380VAC和低壓控制電源24VDC，網(wǎng)線(xiàn)等，電控柜在布線(xiàn)時(shí)，要考慮到將強(qiáng)、弱電分開(kāi)走線(xiàn)。這就要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)柜內(nèi)器件布置時(shí)，考慮到兩種器件的分布位置，避免在柜內(nèi)布線(xiàn)時(shí)，產(chǎn)生交叉，從而造成干擾。如圖所示，紅色箭頭代表動(dòng)力走線(xiàn)槽，蘭色箭頭代表信號(hào)線(xiàn)走線(xiàn)槽。這樣布線(xiàn)，就相當(dāng)于采用了雙層橋架。

（3）電控柜網(wǎng)線(xiàn)的敷設(shè)
在控制柜內(nèi)有網(wǎng)線(xiàn)存在時(shí)，除了采用上面提到的布線(xiàn)方式以外，還有一種避免干擾的方法，那就是，將網(wǎng)線(xiàn)從走線(xiàn)槽中拿出來(lái)置于空中處于懸浮狀態(tài)，這種布線(xiàn)方式與上面提的布線(xiàn)方式結(jié)合起來(lái)，在煙草制絲線(xiàn)中，抗干擾效果非常好。