摘要：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。40400e【中国自动化网社区】601ca3【http://sns.ca800.com】8889801
关键词：电磁干扰 抑制措施 电磁兼容43【中国自动化网社区】7c79b9【http://sns.ca800.com】77d6
Abstract：This text introduced the pharmaceutical factory of system ferments a solid an analysis and interferences for using the Inverter interference DCS Automatic control systems handles method. Pass to input、output in the Inverter the power filter that carry add to match, solving the EMI that hour of Inverter work produce effectively. Passing by many whole machine adjusts to try and experiment, realizing the pharmaceutical factory of system ferment the car a DCS Automatic control system and Inverter EMC.43【中国自动化网社区】7c79b9【http://sns.ca800.com】77d6
Keywords: EMI Suppression Method EMC9335【中国自动化网社区】eade71【http://sns.ca800.com】52
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1引言9335【中国自动化网社区】eade71【http://sns.ca800.com】52
　　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。558e7【中国自动化网社区】c97361【http://sns.ca800.com】026af
　　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。558e7【中国自动化网社区】c97361【http://sns.ca800.com】026af
　　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。558e7【中国自动化网社区】c97361【http://sns.ca800.com】026af
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2发酵车间自动控制系统简介4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
　　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、加氨等进行全自动操作，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。4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
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3电磁干扰问题分析及解决方法4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
　　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。4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
　　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。4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
　　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。4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
　　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。 4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
　　变频器产生干扰的原因 4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
变频器干扰的主要传播途径4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
　　变频器工作时，作为一个强大的干扰源，其干扰途径一般分为辐射、传导、电磁耦合、二次辐射和边传导边辐射等。主要途径如图4所示： 　　针对这两次调试情况和变频器产生干扰及干扰的途径，我们联合电源滤波器生产厂商的工程师进行了分析总结，并与北京康拓生物工程有限公司的工程师多次进行了电话沟通，了解了其工作原理、布线情况，分析认为主要还是变频器输入端产生的高频谐波造成的干扰。因装变频器后，变频器的输入线在原动力线槽内，而输出线不在线槽内，离电机也比较近。再者，原布线系统不太合理，动力线槽与控制线槽距离较近，只有20cm，按规定应不少于５0cm，且两线槽平行走线，这些都是比较忌讳的。变频器的地线接的也不太合理，接在了电源线的走线槽上，线槽的作用一是支撑电源线、二是起屏蔽的作用，变频器的干扰又通过地线到了线槽上。变频器产生的高次谐波通过变频器的输入线和地线辐射到其它设备的电源线和信号线上（尤其是比较敏感的传感器的信号线。这里强调一点：我们的变频器与DCS控制系统不是同一台变压器给电，可以排除直接传导干扰），干扰了控制系统的正常工作。4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
　　分析这些问题，由于原布线系统已成定型，再动几乎是不可能，因此改变电源线和信号线布线的想法应予以排除，变频器地线可以另走，拉一根地线直接接至配电室电控柜的地线上，对变频器的输入端再加强滤波措施，按理论问题应于解决。4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
　　在现场原发酵罐停车后，我们在原滤波器基础上又增加了一套共模及差模磁环，在输入、输出每相线上各套二个差模环，在输入的三根相线上套两个共模磁环，并将地线接至配电室的地上。这样处理后开机运行，在电机空载的情况下运行正常，没有出现干扰报警现象。4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
　　带载运行时，３０５、３０７罐出现干扰报警。将地线改至控制３０７罐（该罐已使用变频器，线槽内走的是该变频器的输出线）变压器的地线上，３０５罐不再干扰报警，但３０７罐仍间隔几分钟出现干扰报警现象，分析可能是两台变频器产生的共模干叠加所至，也可能是地线放在动力线槽内，走线较长引起的，于是在地线上加装地线滤波器，但效果也不太好。后来将地线拆除（经测量变频器整机漏电流很小，对人体不会造成危害，所以可以将地线拆除），效果好一些，但报警现象也是间断出现，这样分析应该不是地线引起的，还是输入端的滤波措施不够，没有将高频干扰滤除干净。因此停机，在输入的每相线上再加两只差模环，在三条输入相线上再套三个共模环，这样开机运行，工作正常，整个系统不再出现干扰现象。系统处理后的框图如图5所示。 4547d【中国自动化网社区】d9f85c【http://sns.ca800.com】2245
　　新风光公司发酵罐部可为制药厂提供完善的变频节能方案，菲奥特公司电磁兼容工程部可为广大变频器制造厂商提供免费的技术指导与工程整改服务。