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(wǎng)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(chǎn)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(jīng)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?qū)嶒炇?，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(jù)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(jīng)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(shù)字電路或者數(shù)字信號傳輸?shù)乃沧儬顟B(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(shù)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(jù)

工業(yè)自動化儀表的EMC性能判據(jù)要求按其應用的生產(chǎn)過程來規(guī)定，即使是同一儀表應用于不同生產(chǎn)過程則EMC性能判據(jù)也不相同，所以產(chǎn)品說明書應明示產(chǎn)品預期使用的場所和生產(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(jù)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(jù)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(jù):
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(nèi)或者機柜內(nèi)，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(nèi)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(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。