DCS自动控制系统与变频器的电磁兼容分析

本文介绍了制药厂发酵罐用变频器干扰DCS自动控制系统的实例分析及干扰处理方法。通过在变频器输入、输出端加装匹配的电源滤波器，有效解决了变频器工作时产生的电磁干扰。经过多次整机调试及试验，实现了制药厂发酵车间DCS自动化控制系统与变频器的电磁兼容。

　　1引言

　　变频器的应用日益普及，为各行业的工业自动化控制提供了良好的生产及工艺效益。但随着自动化程度的不断提高，自动化设备对电源污染的程度也越来越深，相应的对自动控制系统的干扰也越来越强，对电源滤波、净化，取得相对稳定的绿色电源的要求也越来越高。

　　国际上对电磁兼容(EMC或EMI)的设计及应用已有比较明确的法律及法规，对电子设备的干扰及被干扰、电源的谐波含量都有明确的规定。由于我国电子设备的自动化发展相对较慢，对其谐波含量对电网的污染还没有一定的认识，因此这一方面的认知还没有发展到法律化的程度。但是，在一些工业生产自动化程度相对较高的场合，电磁兼容的意义已相对明显，有些电子设备对电磁干扰非常的敏感，已至于无法正常工作。

　　在河南新乡华星制药厂我们安装变频器设备时就遇到了该类问题，我们利用滤波措施，经过多次调试，已顺利解决。这里我们把问题解决的方法谈一下，供业界人士共同探讨。

　　2发酵车间自动控制系统简介

　　河南新乡华星制药厂青霉素发酵107车间，采用北京康拓生化工程有限公司设计制造的全自动DCS控制系统，对每台发酵罐的温度、压力、酸碱度(PH值)进行全方位监控，并对发酵过程中的补料、出料，包括加糖、苯乙酸、加氨等进行全自动 *** 作，有三个传感器进行检测，发出电信号至微机控制系统。由微机控制系统根据检测的电压(或电流)值适时发出脉冲信号(+5V)，去控制电磁阀的开闭(电磁阀工作电压为+24V)，来实现进出料的补给。这样每台发酵罐就有三项进出料控制的六个电磁阀，三个传感器，两块检测仪表，在微机上全部实行远距离监控，并将全部数据全面显示于一面大屏幕墙上。全车间共有18个发酵罐。由此可想而知该类系统结构庞大，控制繁杂，布线稠密，安装时考虑必须十分周到、细致。

　　3电磁干扰问题分析及解决方法

　　由于用户已试用了一台变频器，根据更换皮带轮，调整电机转速，对用变频器节能已有一定的认识，因此决定安装我公司的变频器，以实现节能增效的目的。

　　我们在第一次安装变频器时，由于未考虑到电磁兼容的严重性，变频器开机后干扰原控制系统，在微机上多台发酵罐发出报警信号，后来加了输入、输出电抗器，也没能解决问题。后来我们观察用户原应用的变频器，他采用了济南菲奥特电子设备有限公司生产的变频器输入端及输出端专用电源滤波器，已正常运行一年，于是制药厂建议我公司购买该类同型号的电源滤波器。

　　变频器输入端电源滤波器是采用高导磁率的铁氧体磁心及铁粉芯，配接一定的电容，构成LC滤波器，将变频器产生的高次谐波(在某一频带内的)滤掉，而使临近或同一电网工作的电器设备不受干扰，能够正常工作。其原理图如图1所示。

　　图1 输入滤波器电路原理图

　　变频器输出端电源滤波器采用电感(L)滤波，抑制变频器输出的传导干扰和减少输出线上低频辐射干扰，使直接驱动的电机电磁噪声减小，使电机的铜损、铁损大幅减少。其原理图如图2所示。

　　图2 输出滤波器电路原理图

　　购买了该类滤波器后，我们去现场进行了调试。由于对该类现场接触较少，技术人员准备不太充分，虽然增加了滤波器，但滤波效果仍不理想，在重载时仍存在干扰，DCS系统不能正常工作，变频器仍无法运行。于是我们对问题做了具体的分析。