摘 要：介紹煙草制絲線中現(xiàn)場總線的抗干擾解決方案。

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

　　現(xiàn)場總線是計算機(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)電磁干擾的問題，目前在煙草行業(yè)，現(xiàn)場總線的干擾問題，是在各個卷煙企業(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)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合（干擾）到另一個電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合（干擾）到另一個電網(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)生的電磁干擾對制絲線現(xiàn)場總線影響嚴(yán)重。

　　變頻器之所以會產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，是因為變頻器在逆變過程中，通過斬波實現(xiàn)調(diào)速，由于斬波，產(chǎn)生了許多高次諧波，高次諧波通過傳導(dǎo)干擾和輻射干擾對現(xiàn)場總線產(chǎn)生干擾。
　　構(gòu)成電磁干擾的三個主要因素為：干擾產(chǎn)生源、受到干擾的感受體及干擾傳播路徑，若三者缺一便無法構(gòu)成干擾問題。

　　多數(shù)電磁干擾抑制都采用外殼屏蔽和縫隙屏蔽結(jié)合的方式來實現(xiàn)，大多數(shù)時候下面這些簡單原則可以有助于實現(xiàn)電磁干擾屏蔽：從源頭處降低干擾；通過屏蔽、過濾或接地將干擾產(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化設(shè)計人員的目標(biāo)，這些性能在設(shè)計階段的早期就應(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。

　　解決制絲線中電磁干擾的解決辦法，主要從三個方面來論述。

1 從干擾產(chǎn)生源方面來講

　　 既然制絲線中的電磁干擾主要來自變頻器，那么，對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)線端、出線端都會產(chǎn)生高次諧波，如果將高次諧波濾掉，那么，變頻器產(chǎn)生的干擾就會大大降低。通過在變頻器的進(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)正常運行。

（2）變頻器的出線端采用屏蔽電纜
一個簡單的屏蔽罩會使所產(chǎn)生的電磁場強(qiáng)度降至最初的十分之一。只有如金屬之類導(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)磁率會隨著頻率增加而降低，另外如果初始磁場較強(qiáng)也會使導(dǎo)磁率降低，還有就是采用機(jī)械方法將屏蔽罩作成規(guī)定形狀同樣會降低導(dǎo)磁率。
在高頻電場下，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，沒有缺口或縫隙（形成一個法拉第籠）。
在變頻器的出線端采用屏蔽電纜，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)離弱信號線
在煙草制絲線的控制系統(tǒng)中，變頻器，PLC，電機(jī)啟動器等器件經(jīng)常分布在一套電控柜中，這樣變頻器產(chǎn)生的干擾就會對PLC等弱信號線產(chǎn)生非常大的干擾。

所以，設(shè)計者在做電控系統(tǒng)設(shè)計時，要將PLC等弱信號器件與變頻器等分開放置。

2 從受到干擾的感受體方面來講

（1）在PLC的電源處增加濾波器
為了增強(qiáng)PLC的抗力，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講

（1）采用雙層橋架
在電纜線敷設(shè)時，采用雙層橋架設(shè)計，即動力橋架和信號橋架。動力橋架內(nèi)敷設(shè)380VAC和220VAC電源線，信號橋架內(nèi)敷設(shè)24VDC電源線，各種網(wǎng)線等弱信號線。

動力橋架和信號橋架在空中與地面平行敷設(shè)時，兩層橋架之間的高度差應(yīng)在450cm以上。在動力橋架和信號橋架引入控制柜，與地面垂直敷設(shè)時，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，這樣會對整個系統(tǒng)的抗力大大減弱。
（2）電控柜內(nèi)布線作特殊處理
電控柜內(nèi)存在動力線380VAC和低壓控制電源24VDC，網(wǎng)線等，電控柜在布線時，要考慮到將強(qiáng)、弱電分開走線。這就要求設(shè)計者在設(shè)計柜內(nèi)器件布置時，考慮到兩種器件的分布位置，避免在柜內(nèi)布線時，產(chǎn)生交叉，從而造成干擾。如圖所示，紅色箭頭代表動力走線槽，蘭色箭頭代表信號線走線槽。這樣布線，就相當(dāng)于采用了雙層橋架。

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