工业控制工程中的抗干扰技术

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第1章 概述
1.1 噪声和干扰
1.2 噪声的三要素
1.3 噪声的耦合途径
1.4 串模干扰和共模干扰
1.5 控制系统的电磁兼容性
1.5.1 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度
1.5.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度
1.5.3 浪涌抗扰度
1.5.4 静电抗扰度
1.5.5 工频磁场抗扰度
1.5.6 脉冲磁场抗扰度
1.5.7 射频电磁场辐射抗扰度
1.5.8 射频场感应的传导骚扰抗扰度
1.5.9 评定抗扰度试验结果的通用原则
1.5.10 控制系统的发射
1.5.11 电磁兼容性的设计
1.6 控制系统消除干扰的主要途径
参考文献
第2章 电缆的静电屏蔽和电磁屏蔽
2.1 电容性耦合噪声及其抑制方法
2.1.1 耦合机理
2.1.2 电容性耦合与距离的关系
2.1.3 屏蔽对电容性耦合的影响
2.2 电感性耦合噪声及其抑制方法
2.2.1 耦合机理
2.2.2 回路之间的相对位置与耦合程度的关系
2.2.3 对作为噪声源的导线施行的电磁屏蔽
2.2.4 对作为信号线路施行的电磁屏蔽
2.2.5 双绞线的电磁屏蔽原理及其应用
2.2.6 同轴电缆和屏蔽双绞线
2.2.7 电容性耦合与电感性耦合噪声的区分
2.3 金属管线对低频磁场的屏蔽作用
2.3.1 屏蔽系数
2.3.2 应用
2.4 电磁场耦合噪声及其抑制方法
2.4.1 近场和远场
2.4.2 波阻抗
2.4.3 电磁场耦合的感应噪声
2.4.4 抑制电磁波传播的主要方法
2.5 外部信号线缆的选择和敷设
2.5.1 信号线缆的选择
2.5.2 信号电缆和电力电缆平行敷设的最小距离
2.5.3 本安电路与非本安电路敷设的最小距离
2.5.4 汇线桥架的敷设
2.5.5 其他注意事项
参考文献
第3章 控制系统的接地工程设计
3.1 接地基本知识
3.1.1 接地系统的结构
3.1.2 S型星形结构和M型网形结构的等电位连接
3.1.3 串联接地和并联接地
3.1.4 工频接地电阻和冲击接地电阻
3.1.5 接地系统产生的电磁干扰
3.2 低压交流供电系统的接地
3.2.1 低压交流供电系统的接地制式
3.2.2 相关标准对控制系统采用TN-S系统的规定
3.3 接地电阻
3.3.1 接地电阻的定义
3.3.2 接地电阻的理论值
3.3.3 接地电阻的测量误差
3.3.4 降低接地电阻的方法
3.3.5 接地材料的选择
3.3.6 土壤电阻率的测量
3.3.7 共用接地网接地电阻的测量
3.3.8 接地电阻的季节因数
3.4 接地系统的实施
3.4.1 组成接地系统各部分的名称
3.4.2 接地系统的实施方法
3.4.3 接地连接线的规格
3.4.4 接地连接的结构要求
3.5 接地案例的分析
3.6 有关接地系统实施过程中的问题
3.6.1 控制系统机柜的对地浮空
3.6.2 控制系统的接地参考图
3.6.3 浮地
3.7 独立接地和共用接地
3.7.1 接地方式的形态
3.7.2 独立接地
3.7.3 共用接地
3.7.4 用建筑物结构体作共用接地网
3.8 接地技术面临的挑战
3.8.1 “接地电阻不可测,应予废除”
3.8.2 人类科学技术的发展,总是呈螺旋式的上升
附录3A 接地装置电气连续性的测量电路
参考文献
第4章 控制系统的雷电防护
4.1 雷电的基础知识
4.1.1 雷云结构和放电原理
4.1.2 外部防雷装置的基本原理
4.1.3 用滚球法确定防直击雷装置的保护范围
4.2 雷电对控制系统侵害的途径
4.2.1 静电感应(电容性耦合)
4.2.2 电磁感应(电感性耦合)
4.2.3 反击(电阻性耦合)
4.2.4 电磁场辐射(电磁耦合)
4.2.5 感应过电压的估算
4.3 雷电电磁脉冲(LEMP)的基本防护措施
4.3.1 屏蔽
4.3.2 合理布线
4.3.3 使用浪涌保护器(SPD)
4.3.4 接地/等电位连接
4.4 雷电活动区、雷电防护区和防护措施分级
4.4.1 雷电活动区
4.4.2 雷电防护区(LPZ)
4.4.3 雷电防护等级(LPL)
4.5 控制系统遭雷击的典型案例分析
4.5.1 某化工公司污水处理装置的雷击案例分析
4.5.2 某化工公司邻硝装置的雷击案例分析
4.5.3 某石化公司石蜡加氢装置的雷击案例分析
4.5.4 某石化总厂沥青装置的雷击案例分析
4.5.5 某石化公司苯酚装置的雷击案例分析
4.5.6 某燃气公司混配站的雷击案例分析
4.5.7 某石化公司加氢裂化装置DCS的雷害隐患
4.5.8 从“亡羊补牢”到“防患于未然”
4.6 控制系统雷害的风险评估
4.6.1 控制室建筑物年预计雷击次数N1的计算
4.6.2 进控制室电缆年预计雷击次数N2的计算
4.6.3 工艺装置年预计雷击次数N3的计算
4.6.4 控制室所在建筑物、工艺装置以及进控制室电缆年预计雷击次数N的计算
4.6.5 控制系统因直击雷和雷电电磁脉冲损坏的可接受的最大年平均雷击次数Nc的计算
4.6.6 雷电防护等级的确定
4.6.7 计算实例
4.7 低压系统浪涌保护器(SPD)的配置和应用
4.7.1 概述
4.7.2 交流低压电源系统SPD的应用
4.7.3 信号、通信线路的SPD
4.7.4 SPD的安装
4.8 一个实例给控制系统防雷带来的思考
4.8.1 工程环境的描述
4.8.2 风险评估的计算
4.8.3 对已有防雷措施的评价
4.8.4 结论与思考
附录4A 术语
4A.1 综合防雷工程
4A.2 雷电电磁感应
4A.3 等电位连接系统
4A.4 浪涌保护器(SPD)
参考文献
第5章 控制室格栅型屏蔽的设计计算
5.1 概述
5.2 计算步骤
5.3 脉冲磁场抗扰度Ha的取值
5.4 计算实例
5.5 关于屏蔽导体截面的影响
5.6 工程用查表
参考文献
第6章 控制室的静电防护
6.1 静电放电的特点
6.2 人体的静电模型(HBM)
6.3 静电防护的软接地
6.4 防静电工作区的理念
6.4.1 EPA等级的划分
6.4.2 EPA要素
6.4.3 EPA静电泄漏电阻的取值
6.5 控制室静电防护的基本措施
6.6 防静电地面及其接地
附录6A 物体带电顺序表和人体、器件带电电压值
附录6B 防静电工作区的环境条件要求
附录6C 控制系统静电放电抗扰度的试验
附录6D 术语
6D.1 基本概念
6D.2 静电起电、积聚和消散
6D.3 静电放电现象
6D.4 材料及制品
6D.5 静电安全和灾害预防
参考文献
第7章 电源与信号的隔离、滤波和干扰抑制
7.1 供电系统的抗干扰设计
7.1.1 控制系统的电源电路对电源的一般要求
7.1.2 交流电源中产生干扰的主要原因
7.1.3 隔离变压器
7.1.4 开关电源产生的干扰及抗干扰措施
7.2 IO信号的处理
7.2.1 模拟信号的数字滤波
7.2.2 开关量信号的采样滤波
7.3 长线传输干扰的抑制
7.3.1 数字信号传输过程中的波反射
7.3.2 终端开路时的波反射
7.3.3 终端短路时的波反射
7.3.4 终端电阻的匹配
7.3.5 抑制波反射的匹配措施
7.4 变频器高次谐波的抑制
7.4.1 变频器高次谐波的产生
7.4.2 高次谐波对控制系统的影响
7.4.3 消除高次谐波对控制信号干扰的对策
7.5 信号隔离
7.5.1 信号的传输隔离
7.5.2 信号的转换隔离
7.5.3 信号的分配隔离
7.5.4 信号的安全隔离
7.5.5 电源隔离
7.5.6 隔离精度
7.5.7 无源隔离器和信号的驱动能力
7.5.8 隔离器的响应时间
7.5.9 开关量的隔离
7.6 铁氧体磁珠滤波器
参考文献
第8章 控制室环境对控制系统性能的影响
8.1 控制室的环境气候条件
8.1.1 环境气候条件对控制系统的影响
8.1.2 标准规定的环境气候条件
8.1.3 控制室设计应采取的对策
8.2 控制室的空气洁净条件
8.2.1 空气洁净条件对控制系统的影响
8.2.2 IEC标准对反应性环境(腐蚀气氛)的分级方法
8.2.3 控制室对腐蚀性气氛和空气含尘量的要求
8.2.4 控制室设计应采取的对策
8.3 控制室的机械工作条件——振动
8.3.1 振动对控制系统的影响
8.3.2 振动的限制条件
8.3.3 控制室设计应采取的对策
8.3.4 控制柜的抗振要求
参考文献