【導(dǎo)讀】新型的全數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線儀表，同時(shí)具有信息的采集、存儲(chǔ)、處理和傳輸功能。儀表的功能也不再局限于檢測(cè)與執(zhí)行，許多控制系統(tǒng)的功能已下移至現(xiàn)場(chǎng)儀表，對(duì)儀表的EMC性能和可靠性提出了更高的要求。
EMC試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)際上工業(yè)自動(dòng)化儀表的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化工作由IEC/TC65工業(yè)過程測(cè)量和控制標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)歸口，我國(guó)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)委會(huì)是SAC/TC 124全國(guó)工業(yè)過程測(cè)量和控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。在1992年曾由其負(fù)責(zé)起草了我國(guó)最早的電磁兼容基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)——GB/T 13926系列工業(yè)過程測(cè)量和控制裝置的電磁兼容基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，其中包括總論、靜電放電要求、輻射電磁場(chǎng)要求、電快速瞬變脈沖群要求 P1u 。在此基礎(chǔ)上，1998年IEC/TC 77 標(biāo)委會(huì)組織起草了GB/T 17626系列電氣、電子設(shè)備的電磁兼容基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)， GB/T 13926系列標(biāo)準(zhǔn)被替代，退出了歷史舞臺(tái)。
目前，工業(yè)自動(dòng)化儀表行業(yè)現(xiàn)行的電磁兼容相關(guān)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)還有JB/T 6239系列標(biāo)準(zhǔn)——工業(yè)自動(dòng)化儀表通用試驗(yàn)方法，其中包括共模、串模抗擾度試驗(yàn)、電源電壓頻率變化抗擾度試驗(yàn)、電壓電壓低降試驗(yàn)、電源短時(shí)中斷試驗(yàn)、電源快速瞬變單脈沖抗擾度試驗(yàn)，主要規(guī)定了工業(yè)自動(dòng)化儀表電源畸變影響的試驗(yàn)和性能評(píng)價(jià)的方法，模擬電網(wǎng)偶然出現(xiàn)的情況，考核儀表的應(yīng)變能力。JB/T 9233工業(yè)自動(dòng)化儀表通用試驗(yàn)方法中的第11部分還規(guī)定了外界磁場(chǎng)影響。JB/T 9233 和JB/T 6239系列標(biāo)準(zhǔn)目前正在重新修訂整合，并將上升為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化儀表行業(yè)產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 18268-2000《測(cè)量、控制和實(shí)驗(yàn)室用的電設(shè)備 電磁兼容性》（idt IEC 61326），該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的EMC試驗(yàn)項(xiàng)目有靜電放電、射頻電磁場(chǎng)輻射、額定工頻磁場(chǎng)、電壓暫降、短時(shí)中斷、脈沖群、浪涌、射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾、輻射發(fā)射、傳導(dǎo)發(fā)射。現(xiàn)在此標(biāo)準(zhǔn)正在修訂中，未來新的標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)增加諧波和電壓波動(dòng)測(cè)試要求，并對(duì)不同類別的儀表提出特殊的EMC要求。
EMC試驗(yàn)通用要求
儀表使用的環(huán)境場(chǎng)所不同，EMC試驗(yàn)要求也隨之不同，GB/T 18268標(biāo)準(zhǔn)將環(huán)境場(chǎng)所分為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和受控的電磁環(huán)境區(qū)域。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)等級(jí)要求要高于受控的電磁環(huán)境區(qū)域。值得注意的是，GB/T 18268標(biāo)準(zhǔn)中所說的實(shí)驗(yàn)室并不是我們通常理解的實(shí)驗(yàn)室的概念，而是指分析、試驗(yàn)和服務(wù)的具有受控的電磁環(huán)境區(qū)域（包括控制室），在此環(huán)境中要求有設(shè)備保護(hù)裝置，如不間斷電源（UPS）、濾波器或浪涌抑制器，并且這些區(qū)域的工作人員通常是指經(jīng)過培訓(xùn)能夠通過設(shè)備用戶或設(shè)施識(shí)別和控制電磁兼容性威脅的專業(yè)人員。而我國(guó)目前的工業(yè)場(chǎng)所的控制室或?qū)嶒?yàn)室，常常忽略采取專門的EMC措施或進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)，從而導(dǎo)致儀表順利通過EMC試驗(yàn)后，而在現(xiàn)場(chǎng)使用中卻出現(xiàn)了EMC問題。
根據(jù)目前我國(guó)許多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度常會(huì)大于GB/T 18268標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的3A/m ，在JB/T 9233.11中特別提出了對(duì)外磁場(chǎng)影響的補(bǔ)充要求，規(guī)定最高的工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度為400A/m。GB/T 18268標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電源瞬態(tài)變化影響，JB/T 6239系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電源畸變影響提出要求。電源單脈沖試驗(yàn)迭加一個(gè)與主峰值電壓同相的脈沖電壓，其能量為0.1J，脈沖幅值為主電壓的100％、200％、300％和500％；交流電源中斷時(shí)間為20ms、100 ms、200 ms、500 ms；直流電源中斷時(shí)間為5 ms、20ms、100 ms、200 ms、500 ms；電源降低試驗(yàn)是降電源電壓低降到公稱值的75％并保持5s，觀察對(duì)儀表的影響。
安全相關(guān)設(shè)備的EMC試驗(yàn)特殊要求
如果設(shè)備在嚴(yán)酷的電磁環(huán)境下使用或安裝在某些特殊的位置時(shí)，即安全相關(guān)的設(shè)備，抗干擾水平要高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水平。由于涉及到功能安全并可能導(dǎo)致危險(xiǎn)，國(guó)際上相關(guān)組織對(duì)此相當(dāng)重視，著手研究和制定了工業(yè)過程控制儀表的安全相關(guān)設(shè)備的電磁兼容性要求。目前 IEC 61326－3－1和IEC 61326－3－2標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布，其中規(guī)定了安全相關(guān)設(shè)備的抗擾度水平的附加要求，包括概率非常低的可能發(fā)生在任何場(chǎng)所的極端情況。試驗(yàn)?zāi)M設(shè)備工作狀態(tài)下嚴(yán)酷的電磁現(xiàn)象，如瞬時(shí)脈沖是模擬數(shù)字電路或者數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)乃沧儬顟B(tài)。為了增加安全完整性等級(jí)（SIL）的電磁抗擾度的可置信度，在進(jìn)行抗電磁現(xiàn)象性能試驗(yàn)時(shí)相對(duì)于基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)要施加更多數(shù)量的脈沖或者加長(zhǎng)試驗(yàn)的時(shí)間以及提高試驗(yàn)等級(jí)。例如對(duì)用于SIL3的設(shè)備，電快速瞬變?cè)囼?yàn)的等級(jí)為4kV，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間應(yīng)為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)間的5倍。
圖題：工業(yè)自動(dòng)化儀表
EMC試驗(yàn)性能判據(jù)
工業(yè)自動(dòng)化儀表的EMC性能判據(jù)要求按其應(yīng)用的生產(chǎn)過程來規(guī)定，即使是同一儀表應(yīng)用于不同生產(chǎn)過程則EMC性能判據(jù)也不相同，所以產(chǎn)品說明書應(yīng)明示產(chǎn)品預(yù)期使用的場(chǎng)所和生產(chǎn)過程。工業(yè)生產(chǎn)過程分為離散加工過程、連續(xù)生產(chǎn)過程兩大類，通常對(duì)于連續(xù)運(yùn)行設(shè)備的電磁兼容性能要求較高，而對(duì)于非連續(xù)運(yùn)行設(shè)備的電磁兼容性能要求低。
非安全相關(guān)的設(shè)備的性能判據(jù)通常分為4個(gè)等級(jí)，而安全相關(guān)的設(shè)備則對(duì)每個(gè)等級(jí)提出了補(bǔ)充要求,如下例所示。
非安全相關(guān)設(shè)備性能判據(jù)B：
試驗(yàn)時(shí)，功能或性能暫時(shí)降低或喪失，但能自行恢復(fù)；
對(duì)應(yīng)的安全相關(guān)設(shè)備性能判據(jù):
2a——試驗(yàn)時(shí)，功能或性能暫時(shí)降低或喪失，但能自行恢復(fù),失效可以被自動(dòng)診斷偵測(cè)，提示失效信息
2b——試驗(yàn)時(shí)，功能或性能暫時(shí)降低或喪失，但能自行恢復(fù),失效不可以被自動(dòng)診斷偵測(cè)
2c——試驗(yàn)時(shí)，功能或性能暫時(shí)降低或喪失，但能自行恢復(fù),暫時(shí)的可復(fù)現(xiàn)的性能降低，提示降低信息
工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的EMC問題及要求
隨著工業(yè)自動(dòng)化儀表的安裝、運(yùn)行環(huán)境電磁環(huán)境條件愈加惡劣，而且安裝操作的非規(guī)范性，導(dǎo)致工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)EMC問題層出不窮，儀表安裝運(yùn)行急需EMC要求規(guī)范。
案例一：在電子、電氣設(shè)備密集度高的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，大功率設(shè)備（如發(fā)動(dòng)機(jī)、變頻器、機(jī)床等） 和低功率（如傳感器、變送器等）設(shè)備安裝在同一區(qū)域。
EMC要求：二者安裝位置相對(duì)遠(yuǎn)，對(duì)于易受干擾的小功率自動(dòng)化儀表設(shè)備最好安裝在金屬機(jī)殼內(nèi)或者機(jī)柜內(nèi)，配電系統(tǒng)應(yīng)安裝濾波器等措施。
案例二：信號(hào)線和電源線混合并行走線，現(xiàn)場(chǎng)走線長(zhǎng)度通常大于20 m等。
EMC要求：信號(hào)線和電源線分開走線，盡量采取垂直和水平布線方式，避免形成環(huán)狀。
案例三：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)接地共用一個(gè)金屬架，而且浮空，使得接地系統(tǒng)非但未成為電磁騷擾的泄放通路，反而變成了騷擾源。
EMC要求：規(guī)范接地系統(tǒng)，對(duì)于大功率和小功率設(shè)備應(yīng)有專門的接地樁，不能連接在一起。接地應(yīng)良好，接地電阻最好小于1?。
通常工業(yè)自動(dòng)化儀功率較小且較少采用高頻電路，如檢測(cè)儀表、顯示儀表等，抗擾度問題相對(duì)難解決，輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射出現(xiàn)問題的概率較低。
發(fā)展方向
真正解決工業(yè)自動(dòng)化儀表的EMC問題，確保儀表在安裝、運(yùn)行、維護(hù)、重新裝配、升級(jí)直至報(bào)廢的整個(gè)生命周期內(nèi)的EMC安全性，不僅應(yīng)在設(shè)計(jì)階段采取EMC措施，而且應(yīng)提供制造商、安裝人員、操作者和維護(hù)人員充分的EMC信息或規(guī)范，從而獲得最佳的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。
