Основным видом носителя информации в современных АСУ ТП является электриче­ский ток. В то же время трудно назвать тех­нологический процесс, в котором в том или ином виде не используется электроэнергия. Информационные сигналы автоматизированных систем управления, как правило, слаботочные, а для работы машин используют­ся сильные токи. Сочетание этих факторов выдвигает необходимость учитывать влия­ние электроустановок на элементы АСУ ТП и сигналы, циркулирующие в них. Такие ме­шающие воздействия принято называть по­мехами автоматизированных систем управления.

В общем случае помеху автоматизированных систем управления можно предста­вить как посторонний сигнал, вносящий искажения в передаваемое сообщение систем управления технологическими процессами. Если полезный сигнал автоматизированных систем управления и помеху предста­вить как функцию времени S(t) и Q(t), то результирующий сигнал, полученный при их. В случае имеем аддитивную поме­ху, а в случае — мультипликативную.

В обобщенном виде можно считать, что аддитивная помеха систем управления технологическими процессами вызывается внешними по отношению к рассматриваемой системе ав­томатизации факторами (нестационарными процессами в питающей сети, возмущениями электромагнитных полей, атмосферными разрядами и т. п.), а мультипликативная — случайными изменениями характеристик эле­ментов самой системы (неоднородностью ха­рактеристик канала передачи, физическими явлениями в приборах систем управления технологическими процессами, такими как дробовой эффект, контактные термо- и гальвано-ЭДС, и т. п.).

Нестационарные помехи систем автоматизации описываются случайными функциями времени и подразде­ляются на флюктуационные и импульсные. Флюктуационные помехи образуются при наложении значительного числа следующих один за другим импульсов, причем каждый последующий импульс возникает до исчезно­вения переходного процесса, вызванного предыдущим. Импульсные помехи — это по­следовательность импульсов произвольной формы, амплитуды и длительности которых изменяются по случайному закону, причем длительность импульсов в совокупности с их переходными процессами меньше интерва­лов времени между смежными возмущения­ми. Деление помех систем автоматизации на флюктуационные и импульсные достаточно условно и опреде­ляется прежде всего полосой пропускания приемника информации систем автоматизации.

Регулярные помехи систем автоматического управления представляют собой модулированные или немодулированные гармонические колебания. В условиях про­мышленных предприятий — это синусои­дальные колебания частотой 50 Гц и более высоких составляющих.

Характер помех систем автоматического управления определяется электриче­скими параметрами цепей, по которым про­текает ток помехи: электрической емкостью, индуктивностью, сопротивлением или прово­димостью изоляции. Будем называть поме­хи, определяемые преимущественно емкост­ной связью, электрическими. При этом токи помех систем автоматического управления зависят от емкости между токопрово­дящими элементами (межобмоточные, меж­ду жильные и т. п. емкости) и между токо­проводящими элементами и землей.  Емкости связи входного транс­форматора, емкость связи силового трансформатора и емкость корпуса при­бора относительно земли системы определяют напряжение помехи, которое че­рез трансформатор, приложенного к входу усилителя. Электромагнитные помехи систем автоматического управления вызы­ваются ЭДС, наведенной внешним полем.

Например, внешнее электромагнитное поле приводит к образованию напряжения на про­водах от датчика ТП (термопара) к вторич­ному прибору (входной усилитель). Кондуктивные помехи зависят от проводимостей изоляции токопроводов (соединительные провода, обмотки) и изоляции между токопроводами и землей.

По способу включения генератора помех различают поперечные и продольные поме­хи систем промышленной автоматизации. Если напряжение электрической помехи приложено непосредственно к входным за­жимам приемного прибора и включено по­следовательно с полезным сигналом, то та­кая помеха называется поперечной.

В системах автоматизации может иметь место разность потенциалов между одним из входных зажимов приемного устройства систем промышленной автоматизации, или, что-то же самое, между одним из измерительных проводов и заземленным датчи­ком (периферийным элементом) системы. При этом возникает помеха, называемая продольной.

Генератор поперечных помех систем промышленной автоматизации, имеющий ЭДС Е1 и внутреннее со­противление r1, включен последовательно с источником полезного сигнала Ед, а гене­ратор продольных помех Е2 с внутренним сопротивлением r2 включен между заземлен­ной точкой системы и одним из измери­тельных входов приемника ВП. Возможны различные варианты-такой схемы:

  • датчик не заземлен, один входной зажим приемника (усилителя) соединен с корпусом и заземлен;
  • датчик заземлен, входные зажимы не имеют непосредственного соединения с кор­пусом, а соединяются с ним через емкости цепей прибора (это равнозначно влиянию емкостей цепей жила — земля измерительных приборов).

Наиболее опасной является поперечная помеха систем промышленной автоматизации. Продольные помехи в значительной степени зависят от разности потенциалов то­чек заземления датчика и вторичного прибо­ра или его корпуса.

Возможны случаи преобразования про­дольной помехи систем промышленной автоматизации в помеху поперечную. Действительно, если принять, что сам вто­ричный прибор надежно изолирован от земли, то в случае полной симметрии емко­стей входных цепей С1, С2 помеха продоль­ная вызывает протекание двух взаимно ком­пенсирующих токов наводки. При неравен­стве С1 и С2 появляется разность потенциа­лов, приложенная к входным зажимам.

В зависимости от взаимного расположе­ния источника помех и подверженного воз­действию помех устройства или системы, различают внешние помехи и внутренние.

Для промышленного предприятия наиболее часты внешние помехи — индустриальные и атмосферные, наводимые на элементах системы (соединительных линиях, датчиках), либо проникающие в цепи приборов и си­стем по сети питания или через заземления промышленных систем управления. Внутренние помехи обусловлены воздей­ствием электрических цепей одних элементов данной системы автоматизации на другие элементы этой же системы. Наиболее рас­пространенный случай — это генерирование токов помех проводами питающих линий четырехпроводной (в общем случае п- проводной) системы в измерительные ли­нии этой же системы. Особенно велики по­мехи при совместной прокладке проводов. Такие помехи будем называть внутри­системными. Широко известно влияние од­них цепей на другие, вызывающие внутри- приборные помехи промышленных систем управления. Примером их является протекание паразитных токов через емкости связи элементов одного и того же прибора.

Способы защиты от воздействия электри­ческих помех для систем, работающих с не­прерывными сигналами промышленных систем управления, и для систем, рабо­тающих с дискретными сигналами, отли­чаются. Если для первых основные решения реализуются при проектировании датчиков, вторичных приборов, соединительных линий | и выборе соответствующих правил монтажа элементов, а также во многом определяются конструктивным выполнением приборов, то для дискретных систем основным методом защиты от помех является помехоустойчивое кодирование информации.

Основные рекомендации, позволяющие повысить помехозащищенность систем, работающих с непрерывными сигналами промышленных систем управления.

В системах технологического контроля электрические помехи приводят к отказам. В распространенной на практике схеме технологического контроля промышленных систем управления, работающей на переменном токе промышленной частоты, число проводов соединительной линии от датчиков состояния Д до приемных устройств ПУ определяется по выражению N=n+ 1, где n— число сообщений (сигналов или команд).

Очевидна возможность ложного срабатывания приемного устройства автоматизированных систем управления Р через темы, паразитные связи в соединительном контрольном кабеле. Если электрический ток, протекающий через приемное устройство, превысит ток срабатывания, про­изойдет ложное включение (отключение) си­стемы. Для проверки схемы на вероятность такого нарушения необходимо знать километрическую емкость кабеля и ток (напряжение) срабатывания приемного устройства.

В расчетных схемах автоматизированных систем управления не учитываются оми­ческие и индуктивные сопротивления соеди­нительных проводов. Это первое допущение.

Второе допущение автоматизированных систем управления состоит в том, что распределенные емкости проводов учиты­ваются как сосредоточенные. При создании АСУ ТП на производствах с очень большими помехами (сварочное обо­рудование, высокочастотные печи и т. п.) для предотвращения сбоев программируемых логических контроллеров (ПЛК) они экрани­руются.

Новости

Модернизация системы измерения температурных режимов автоклава паровой вулканизации РТИ, Санкт-Петербург

09.09.17

В сентябре 2017 года компанией РИТМ выполнялись работы по замене термопар и программированию системы...

Поставка шкафов управления и сбора и передачи данных через радиостанции по беспроводному каналу, г. Сахалин

08.09.17

В сентябре 2017 года компанией РИТМ выполнялись сборочные работы партии шкафов управления и централи...

Проектирование и поставка шкафов управления КНС, суммарной производительностью 260 куб.м/час, г. Лабытнанги

14.08.17

В августе 2017 года компанией РИТМ были выполнены работы по разработка проекта, сборке и программиро...

Заказчики
Поставщики