电磁兼容技术及应用实例详解：工控机的抗扰问题

　 　工控机与可编程逻辑控制器的区别不在于它们的外形和使用环境，而在于它们的功能。可编程逻辑控制器来源于以继电器为特征的电气逻辑控制，而工控机则来源 于计算机。在早期，可编程逻辑控制器只能用于进行逻辑运算，现在其功能越来越强大了，但就总体来说，还是适合于进行以顺序控制为主的自动化工程，如用来进 行流程的控制。

　　工控机作为控制设备，主要用在以过程控制为主的自动化工程，如化工工业的生产等领域。

　　工控机实际上是一台加固的增强型个人计算机或工业个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。

　　工控机的主要特点如下：

　　（1）可靠性。工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀中快速诊断和可维护性等特点，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般为5min，MTTF为100000h以上，而普通PC的MTTF仅为10000～15000h。

　　（2）实时性。工控机对工业过程进行实时在线检测与控制，对工况变化做出快速响应，及时进行采集和输出调节。遇险能自复位（工控机里看门狗的这种功能是普通个人计算机所不具备的），保证系统正常运行。

　　（3）扩充性。工业PC由于采用底板+CPU卡结构，因而具有很强的输入/输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如与热流道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。

　　（4）系统监测和自复位功能。能在系统出现故障时迅速报警，并在无人干预的情况下使系统自动恢复运行。

　　（5）软、硬件的兼容性。能利用ISA和PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统、多种编程语言，多任务操作系统，充分利用普通个人计算机所积累的软件和硬件资源。

　　13.3.1工控机使用中的硬件抗扰措施

　　工控机使用中的抗干扰问题与前面讲到的单片机和可编程逻辑控制器中使用的抗干扰措施没有本质区别，所有措施均可沿用，但是工控机作为一个工业现场的控制设备，遇到的干扰情况可能更加复杂，电磁干扰可能更强，因此有必要再重复提出以下几点，以强调其重要性。

　　1．采用性能优良的电源，抑制由电网引入的干扰

　 　在工控机系统中，电源占有极其重要的地位，电网干扰串入工控机系统，主要是通过工控机系统中的各控制单元的供电电源、含变送器的供电电源和具有直接电气 连接的仪表供电电源等耦合进入的，现在，对工控机系统供电的电源，不可能都采用隔离性能较好的电源。例如，变送器供电的电源及直接电气连接的仪表的供电电 源的抗干扰性并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但如果仍使用分布参数大、抑制干扰能力差的隔离变压器，会串入电磁干扰。所以，对于变送器和 共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带宽的配电设备，以减少工控机系统的干扰。

　　此外，为保证电网供电不被中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，以提高主要控制设备供电的安全可靠性，并且在线式不间断电源还具有较强的干扰隔离性能，是工控机系统的理想电源。

　　2．电缆选择和敷设

　　为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆，在工程中可采用铜带铠装屏蔽电力电缆。实践证明，其抗干扰效果是比较理想的。

　　为了减少信号间的电磁干扰，不同信号应该采用不同电缆进行传输，信号电缆应按传输信号种类分别捆扎、分开敷设，严禁用同一条电缆中的不同导线同时传送动力电源和信号。另外，信号线不能和动力电缆靠近及平行敷设，以减少电磁干扰。

　　3．滤波

　 　信号在接入工控机之前，在信号线上常要进行共模滤波，减少共模干扰。具体办法是：在信号线接入印制电路板的地方串接一个100Ω的电阻（或串接一粒磁 珠），在电阻的另一端再对地并接一个100pF的电容。注意，共模滤波的地与印制电路板里的地通常不连在一起，可单独引出，与机内的共用接地点接在一起。

　　4．完善接地系统

系统的接地方式有浮地、直接接地和电容接地三种方式。对工控机控制系统而言，它属高速低电平的控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输 入装置滤波等因素的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以工控机控制系统的接地线应采用一点接地和有条件地采用串联一点接地的方式，集中 布置的工控机系统适用于并联一点接地的方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地引向接地极。如果装置间距较大，可以采用串联一点接地方式，要用一根大截 面积铜母线（或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接至接地极。接地线要采用截面积大于22mm2的铜导线，总母线使