造纸机械现场总线的抗干扰问题探讨

作者：时间：2013-01-12 来源：网络收藏

单点接地是指系统中所有电子设备或元件都并联连接到一个接地参考点。这种接地方式的优点是各电子设备或元件的地电位只与本电子设备或元件的地线阻抗有关,不受其他回路的影响;缺点是需要多根地线,增加地线长度,增加了地线间的干扰耦合,在高频情况下地线阻抗大大增加。多点接地是指系统中各个需要接地的点都直接连接到距它最近的接地点上,以使接地线的长度最短。由于接地线很短,适用于高频情况;缺点是易构成各种地回路,造成低频地回路干扰。工作频率在1MHz以下,可采用单点接地方式;工作频率在10MHz以上,可采用多点接地方式;当然,亦可单点接地和多点接地混合使用。接地线太长时,亦应采用多点接地,以防止接地线阻抗太大,干扰噪声电压太高。在众多现场总线中,Profibu现场总线的发展尤为迅速,在造纸行业应用很广,现以Profibus2DP为例说明。Profibus2DP的通讯速率有9.6、19.2、87.5kbit/s和0.5、1.5、3、6、12Mbit/s,其中最常用的通讯速率为1.5Mbit/s,此时,Profibus双绞电缆的长度可达200m(使用中继器可延长)。当Profibus2DP通讯速率为1.5Mbit/s时,可认为通讯频率为7.5MHz,频率较高,接近10MHz,宜采用多点接地,应最大可能减小接地阻抗。

Profibus2DP电缆采用RS248双绞屏蔽电缆,由于通讯频率较高,干扰所产生的噪声电流只在屏蔽层外表流过(集肤效应),屏蔽层通常采用多点接地,一般在电缆屏蔽层两端接地,即始端和末端同时接地。若一端接地(始端或末端),仅仅有利于消除低频干扰。但在整个车间没有放置等电位接地板,不能实现等电位接地时,一端接地优于两端接地,并可防止形成地回路。

5现场总线在造纸控制中的抗干扰应用

华泰集团PM、0纸机,设计车速1800m/min,卷纸幅宽635mm,年生产能力20万t,于200年7月20日投产,DCS系统由国际知名公司提供,控制器采用AC450,MCC使用INSUM系统DCS与MCC之间采用Profibus2D通讯连接,通讯速率115Mbit/s。由于INSUM内部通讯使用LONbus,必须通过Gateway网关将LONbus转换为Profibus,控制器侧连接至CI541卡。调试初期采用Profibus双绞屏蔽电缆,总长约150m,连接采用9针D型插头,电缆两端通过D型插头接地很快发现,Profibus站点不能全部找到,有时甚至一个站点也找不到,做过许多实验,排除了其他方面的所有原因。最后发现,DC侧电缆屏蔽不接地时,所有站点都能找到,于是采用了MCC侧单端接地。虽然已经能够正常运行但出现了一个新情况,每隔一段时间,突然出现某个Gateway运行中死机,复位后正常。分析原因Gateway位于MCC柜内,大量电力设备存在,电磁干扰

大。此部分MCC靠近传动,纸机传动产生的干扰影响。DCS与MCC之间存在接地电位差,以至于电缆屏蔽两端接地时,形成回路,干扰总线信号。控制器侧工程师站亦出现大量CI541卡错误信息怀疑大量误码存在。

鉴于以上原因,决定将Profibus屏蔽电缆换为光缆。换后情况改善,Gateway不再死机。

6 结束语

在纸机控制系统的设计!安装!调试中,要特别注意现场总线的抗干扰问题,只有正确地采取抗干扰措施,才能使总线正常运转为生产提供有利的保证。