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自动化基础:浪涌保护:瞬态保护

   日期:2019-09-11     浏览:8    评论:0    
核心提示:一个好的控制系统设计的许多重要方面之一是系统能够容忍在任何系统接口上看到的瞬变,以及系统对其他系统的电子环境友好性。你应该预料到任何输入、输出或接口上的瞬变(通常是快速、短暂的高压或高能脉冲——可能是500或1000伏或更高,持续时间从纳秒到毫秒)都不会被电磁垃圾过滤和屏蔽。这在任何工业设施中尤其适用,在这些工业设施中,大型电气负载通常会启动和停止。

一个好的控制系统设计的许多重要方面之一是系统能够容忍在任何系统接口上看到的瞬变,以及系统对其他系统的电子环境友好性。你应该预料到任何输入、输出或接口上的瞬变(通常是快速、短暂的高压或高能脉冲——可能是500或1000伏或更高,持续时间从纳秒到毫秒)都不会被电磁垃圾过滤和屏蔽。这在任何工业设施中尤其适用,在这些工业设施中,大型电气负载通常会启动和停止。

在开关设备附近运行的控制电机和其他大型负载的电线充当了收集此类脉冲的天线。因此,从您的plc或dcs运行到您的电机控制中心的输入和输出线是典型的瞬变源。暴露在易受雷击的位置的传感器和最终控制元件是另一个潜在的瞬变源。其他电磁噪声电压电磁频谱的频率范围也可以预期,这取决于应用。瞬变和噪声不仅可以通过输入和输出线路进入系统,还可以通过通信线路、电源馈送和几乎任何系统接口进入系统。

这是真的吗?

如果您不相信这种噪音,请借用分析仪自己看看。提供各种专用记录仪和分析仪(例如用于测量重要系统电源供应瞬态的线路干扰分析仪)。我们最近在UPS系统的输入和输出上运行了一个,最初设计用于为发电厂提供清洁的仪器电源。我们在UPS系统的输出上发现了数百个超过100伏的瞬态电压。显然,他们不应该在那里。幸运的是,与该系统相连的DCS和其他仪器设计得很好;结果,由于这种垃圾没有错过操作或失败。

标准、产品规范

有关暂态保护的标准很多,包括IEEE标准和几千种规范。即使在30年前,这种现象也很容易理解,控制系统的设计也经受住了这些环境孩子的考验。为什么现在提出来?

如果你所购买的设备来自哪些具有嘈杂、瞬态环境设计传统的系统,你应该被照顾,因为他们的设备设计应该保证在瞬变的情况下运行,并且他们提供或指定的辅助设备应该提供深度防御。通过设计,在整个系统中有很多层。不管怎样,您购买的设备应进行型式试验,或者如果您需要超过典型的瞬态抗扰度,则应专门进行试验以证明符合性。查看所有输入/输出(I/O)和其他接口线路(包括电源规格)上的共模和正常模式噪声抑制的系统规格。这些规范应涵盖宽带噪声。看看他们的瞬态保护规范。看看他们对你打算使用的设备的测试。

技术

如果你计划购买一些零件和一两台个人电脑,并建立自己的数据采集或控制系统,而不是从一个在你的行业有丰富经验的制造商那里购买,你必须确保你的系统设计了这些功能。有经验的制造商是如何做到的?它们在所有接口上都包括适当的滤波和抑制技术,只要硬件对此类噪声敏感。大多数技术提供了非破坏性级别的保护,需要更换保护组件的进一步保护。您需要了解典型和预期的最坏情况环境,还需要在其他方面(如接地)进行可靠的系统设计,以有效抑制瞬态。

继承有问题的制度

如果你已经有了系统,你怎么知道瞬变是不是一个问题?您是否有无法解释的故障或系统更改?如果是的话,瞬变可能是其中一个可能的原因。然而,大多数情况下,您的系统出了问题,并且没有明显的迹象表明为什么会出现问题。那么呢?与系统的任何接口上的瞬态和充分接地是两个典型的检查原因。还有其他可能的原因吗?当然。故障调查过程中经常忽略的一个例子是无意或有意的远程访问。黑客或公司IT“专家”是否可以远程访问您的系统并进行更改?当你去修理或更换设备时,你是否想到这些事情和其他更典型的原因?答案是你应该的。

如果怀疑电源或系统I/O上的瞬态可能与问题有关,可以使用瞬态分析器查找与归类为问题的系统事件相关的瞬态。

如果您怀疑系统安全问题,请根据ISA99要求检查您的设施或站点自动化系统安全程序。你的系统与外界不需要的通信隔离是否比它对瞬变的保护更好?除了程序充分性之外,还可能需要添加硬件或对系统进行更改。一个例子是添加了一个专用防火墙,专门设计用于使用传统控制器。


 
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