EMC試驗標準

國際上工業(yè)自動化儀表的電磁兼容標準化工作由IEC/TC65工業(yè)過程測量和控制標準化委員會歸口，我國相對應的標委會是SAC/TC 124全國工業(yè)過程測量和控制標準化技術委員會。在1992年曾由其負責起草了我國最早的電磁兼容基礎標準——GB/T 13926系列工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容基礎標準，其中包括總論、靜電放電要求、輻射電磁場要求、電快速瞬變脈沖群要求 P1u 。在此基礎上，1998年IEC/TC 77 標委會組織起草了GB/T 17626系列電氣、電子設備的電磁兼容基礎標準， GB/T 13926系列標準被替代，退出了歷史舞臺。

目前，工業(yè)自動化儀表行業(yè)現(xiàn)行的電磁兼容相關基礎標準還有JB/T 6239系列標準——工業(yè)自動化儀表通用試驗方法，其中包括共模、串?？箶_度試驗、電源電壓頻率變化抗擾度試驗、電壓電壓低降試驗、電源短時中斷試驗、電源快速瞬變單脈沖抗擾度試驗，主要規(guī)定了工業(yè)自動化儀表電源畸變影響的試驗和性能評價的方法，模擬電網偶然出現(xiàn)的情況，考核儀表的應變能力。JB/T 9233工業(yè)自動化儀表通用試驗方法中的第11部分還規(guī)定了外界磁場影響。JB/T 9233 和JB/T 6239系列標準目前正在重新修訂整合，并將上升為國家標準。

我國工業(yè)自動化儀表行業(yè)產品類標準是GB/T 18268-2000《測量、控制和實驗室用的電設備 電磁兼容性》（idt IEC 61326），該標準規(guī)定的EMC試驗項目有靜電放電、射頻電磁場輻射、額定工頻磁場、電壓暫降、短時中斷、脈沖群、浪涌、射頻場感應的傳導騷擾、輻射發(fā)射、傳導發(fā)射?，F(xiàn)在此標準正在修訂中，未來新的標準將會增加諧波和電壓波動測試要求，并對不同類別的儀表提出特殊的EMC要求。

EMC試驗通用要求

儀表使用的環(huán)境場所不同，EMC試驗要求也隨之不同，GB/T 18268標準將環(huán)境場所分為工業(yè)現(xiàn)場和受控的電磁環(huán)境區(qū)域。工業(yè)現(xiàn)場的試驗等級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標準中所說的實驗室并不是我們通常理解的實驗室的概念，而是指分析、試驗和服務的具有受控的電磁環(huán)境區(qū)域（包括控制室），在此環(huán)境中要求有設備保護裝置，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過培訓能夠通過設備用戶或設施識別和控制電磁兼容性威脅的專業(yè)人員。而我國目前的工業(yè)場所的控制室或實驗室，常常忽略采取專門的EMC措施或進行相關培訓，從而導致儀表順利通過EMC試驗后，而在現(xiàn)場使用中卻出現(xiàn)了EMC問題。

根據目前我國許多工業(yè)現(xiàn)場的工頻磁場強度常會大于GB/T 18268標準規(guī)定的3A/m ，在JB/T 9233.11中特別提出了對外磁場影響的補充要求，規(guī)定最高的工頻磁場強度為400A/m。GB/T 18268標準規(guī)定了電源瞬態(tài)變化影響，JB/T 6239系列標準對電源畸變影響提出要求。電源單脈沖試驗迭加一個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％；交流電源中斷時間為20ms、100 ms、200 ms、500 ms；直流電源中斷時間為5 ms、20ms、100 ms、200 ms、500 ms；電源降低試驗是降電源電壓低降到公稱值的75％并保持5s，觀察對儀表的影響。

安全相關設備的EMC試驗特殊要求

如果設備在嚴酷的電磁環(huán)境下使用或安裝在某些特殊的位置時，即安全相關的設備，抗干擾水平要高于標準規(guī)定的水平。由于涉及到功能安全并可能導致危險，國際上相關組織對此相當重視，著手研究和制定了工業(yè)過程控制儀表的安全相關設備的電磁兼容性要求。目前 IEC 61326－3－1和IEC 61326－3－2標準已經發(fā)布，其中規(guī)定了安全相關設備的抗擾度水平的附加要求，包括概率非常低的可能發(fā)生在任何場所的極端情況。試驗模擬設備工作狀態(tài)下嚴酷的電磁現(xiàn)象，如瞬時脈沖是模擬數字電路或者數字信號傳輸的瞬變狀態(tài)。為了增加安全完整性等級（SIL）的電磁抗擾度的可置信度，在進行抗電磁現(xiàn)象性能試驗時相對于基礎標準要施加更多數量的脈沖或者加長試驗的時間以及提高試驗等級。例如對用于SIL3的設備，電快速瞬變試驗的等級為4kV，試驗持續(xù)時間應為基礎標準規(guī)定時間的5倍。

圖題：工業(yè)自動化儀表

EMC試驗性能判據

工業(yè)自動化儀表的EMC性能判據要求按其應用的生產過程來規(guī)定，即使是同一儀表應用于不同生產過程則EMC性能判據也不相同，所以產品說明書應明示產品預期使用的場所和生產過程。工業(yè)生產過程分為離散加工過程、連續(xù)生產過程兩大類，通常對于連續(xù)運行設備的電磁兼容性能要求較高，而對于非連續(xù)運行設備的電磁兼容性能要求低。

非安全相關的設備的性能判據通常分為4個等級，而安全相關的設備則對每個等級提出了補充要求,如下例所示。

非安全相關設備性能判據B：

試驗時，功能或性能暫時降低或喪失，但能自行恢復；
對應的安全相關設備性能判據:
2a——試驗時，功能或性能暫時降低或喪失，但能自行恢復,失效可以被自動診斷偵測，提示失效信息
2b——試驗時，功能或性能暫時降低或喪失，但能自行恢復,失效不可以被自動診斷偵測
2c——試驗時，功能或性能暫時降低或喪失，但能自行恢復,暫時的可復現(xiàn)的性能降低，提示降低信息

工業(yè)現(xiàn)場的EMC問題及要求

隨著工業(yè)自動化儀表的安裝、運行環(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，導致工業(yè)現(xiàn)場EMC問題層出不窮，儀表安裝運行急需EMC要求規(guī)范。

案例一：在電子、電氣設備密集度高的工業(yè)現(xiàn)場，大功率設備（如發(fā)動機、變頻器、機床等） 和低功率（如傳感器、變送器等）設備安裝在同一區(qū)域。

EMC要求：二者安裝位置相對遠，對于易受干擾的小功率自動化儀表設備最好安裝在金屬機殼內或者機柜內，配電系統(tǒng)應安裝濾波器等措施。

案例二：信號線和電源線混合并行走線，現(xiàn)場走線長度通常大于20 m等。

EMC要求：信號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)場接地共用一個金屬架，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)，對于大功率和小功率設備應有專門的接地樁，不能連接在一起。接地應良好，接地電阻最好小于1?。

通常工業(yè)自動化儀功率較小且較少采用高頻電路，如檢測儀表、顯示儀表等，抗擾度問題相對難解決，輻射發(fā)射和傳導發(fā)射出現(xiàn)問題的概率較低。

發(fā)展方向

真正解決工業(yè)自動化儀表的EMC問題，確保儀表在安裝、運行、維護、重新裝配、升級直至報廢的整個生命周期內的EMC安全性，不僅應在設計階段采取EMC措施，而且應提供制造商、安裝人員、操作者和維護人員充分的EMC信息或規(guī)范，從而獲得最佳的產品質量和經濟效益。