工业自动化仪表的EMC试验要求

   工业自动化仪表过去曾称为“热工仪表”，按照国际电工委员会（IEC）的命名应为“过程检测控制仪表”。根据生产过程中信息流程的基本形式，工业自动化仪表划分为检测仪表、显示仪表、控制仪表、执行器和计算机控制系统。目前工业自动化仪表科学正沿着数字化、智能化、网络化、人性化的方向发展。新型的全数字化现场总线仪表，同时具有信息的采集、存储、处理和传输功能。仪表的功能也不再局限于检测与执行，许多控制系统的功能已下移至现场仪表，对仪表的EMC性能和可靠性提出了更高的要求。而从工业自动化仪表本身而言，都采用二线制4～20mA低电平标准信号，非常容易受到干扰，产品的EMC性能成为行业所关注的焦点。

EMC试验标准

国际上工业自动化仪表的电磁兼容标准化工作由IEC/TC65工业过程测量和控制标准化委员会归口，我国相对应的标委会是SAC/TC 124全国工业过程测量和控制标准化技术委员会。在1992年曾由其负责起草了我国最早的电磁兼容基础标准——GB/T 13926系列工业过程测量和控制装置的电磁兼容基础标准，其中包括总论、静电放电要求、辐射电磁场要求、电快速瞬变脉冲群要求 P1u 。在此基础上，1998年IEC/TC 77 标委会组织起草了GB/T 17626系列电气、电子设备的电磁兼容基础标准， GB/T 13926系列标准被替代，退出了历史舞台。

目前，工业自动化仪表行业现行的电磁兼容相关基础标准还有JB/T 6239系列标准——工业自动化仪表通用试验方法，其中包括共模、串模抗扰度试验、电源电压频率变化抗扰度试验、电压电压低降试验、电源短时中断试验、电源快速瞬变单脉冲抗扰度试验，主要规定了工业自动化仪表电源畸变影响的试验和性能评价的方法，模拟电网偶然出现的情况，考核仪表的应变能力。JB/T 9233工业自动化仪表通用试验方法中的第11部分还规定了外界磁场影响。JB/T 9233 和JB/T 6239系列标准目前正在重新修订整合，并将上升为国家标准。

我国工业自动化仪表行业产品类标准是GB/T 18268-2000《测量、控制和实验室用的电设备 电磁兼容性》（idt IEC 61326），该标准规定的EMC试验项目有静电放电、射频电磁场辐射、额定工频磁场、电压暂降、短时中断、脉冲群、浪涌、射频场感应的传导骚扰、辐射发射、传导发射。现在此标准正在修订中，未来新的标准将会增加谐波和电压波动测试要求，并对不同类别的仪表提出特殊的EMC要求。

EMC试验通用要求

仪表使用的环境场所不同，EMC试验要求也随之不同，GB/T 18268标准将环境场所分为工业现场和受控的电磁环境区域。工业现场的试验等级要求要高于受控的电磁环境区域。值得注意的是，GB/T 18268标准中所说的实验室并不是我们通常理解的实验室的概念，而是指分析、试验和服务的具有受控的电磁环境区域（包括控制室），在此环境中要求有设备保护装置，如不间断电源（UPS）、滤波器或浪涌抑制器，并且这些区域的工作人员通常是指经过培训能够通过设备用户或设施识别和控制电磁兼容性威胁的专业人员。而我国目前的工业场所的控制室或实验室，常常忽略采取专门的EMC措施或进行相关培训，从而导致仪表顺利通过EMC试验后，而在现场使用中却出现了EMC问题。

根据目前我国许多工业现场的工频磁场强度常会大于GB/T 18268标准规定的3A/m ，在JB/T 9233.11中特别提出了对外磁场影响的补充要求，规定最高的工频磁场强度为400A/m。GB/T 18268标准规定了电源瞬态变化影响，JB/T 6239系列标准对电源畸变影响提出要求。电源单脉冲试验迭加一个与主峰值电压同相的脉冲电压，其能量为0.1J，脉冲幅值为主电压的100％、200％、300％和500％；交流电源中断时间为20ms、100 ms、200 ms、500 ms；直流电源中断时间为5 ms、20ms、100 ms、200 ms、500 ms；电源降低试验是降电源电压低降到公称值的75％并保持5s，观察对仪表的影响。

安全相关设备的EMC试验特殊要求

如果设备在严酷的电磁环境下使用或安装在某些特殊的位置时，即安全相关的设备，抗干扰水平要高于标准规定的水平。由于涉及到功能安全并可能导致危险，国际上相关组织对此相当重视，着手研究和制定了工业过程控制仪表的安全相关设备的电磁兼容性要求。目前 IEC 61326－3－1和IEC 61326－3－2标准已经发布，其中规定了安全相关设备的抗扰度水平的附加要求，包括概率非常低的可能发生在任何场所的极端情况。试验模拟设备工作状态下严酷的电磁现象，如瞬时脉冲是模拟数字电路或者数字信号传输的瞬变状态。为了增加安全完整性等级（SIL）的电磁抗扰度的可置信度，在进行抗电磁现象性能试验时相对于基础标准要施加更多数量的脉冲或者加长试验的时间以及提高试验等级。例如对用于SIL3的设备，电快速瞬变试验的等级为4kV，试验持续时间应为基础标准规定时间的5倍。

EMC试验性能判据

工业自动化仪表的EMC性能判据要求按其应用的生产过程来规定，即使是同一仪表应用于不同生产过程则EMC性能判据也不相同，所以产品说明书应明示产品预期使用的场所和生产过程。工业生产过程分为离散加工过程、连续生产过程两大类，通常对于连续运行设备的电磁兼容性能要求较高，而对于非连续运行设备的电磁兼容性能要求低。
非安全相关的设备的性能判据通常分为4个等级，而安全相关的设备则对每个等级提出了补充要求,如下例所示。
非安全相关设备性能判据B:

试验时，功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复；
对应的安全相关设备性能判据:
2a——试验时，功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复,失效可以被自动诊断侦测，提示失效信息
2b——试验时，功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复,失效不可以被自动诊断侦测
2c——试验时，功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复,暂时的可复现的性能降低，提示降低信息

工业现场的EMC问题及要求

随着工业自动化仪表的安装、运行环境电磁环境条件愈加恶劣，而且安装操作的非规范性，导致工业现场EMC问题层出不穷，仪表安装运行急需EMC要求规范。

案例一：在电子、电气设备密集度高的工业现场，大功率设备（如发动机、变频器、机床等） 和低功率（如传感器、变送器等）设备安装在同一区域。
EMC要求：二者安装位置相对远，对于易受干扰的小功率自动化仪表设备最好安装在金属机壳内或者机柜内，配电系统应安装滤波器等措施。

案例二：信号线和电源线混合并行走线，现场走线长度通常大于20 m等。
EMC要求：信号线和电源线分开走线，尽量采取垂直和水平布线方式，避免形成环状。
案例三：工业现场接地共用一个金属架，而且浮空，使得接地系统非但未成为电磁骚扰的泄放通路，反而变成了骚扰源。

EMC要求：规范接地系统，对于大功率和小功率设备应有专门的接地桩，不能连接在一起。接地应良好，接地电阻最好小于1 。
通常工业自动化仪功率较小且较少采用高频电路，如检测仪表、显示仪表等，抗扰度问题相对难解决，辐射发射和传导发射出现问题的概率较低。
发展方向
真正解决工业自动化仪表的EMC问题，确保仪表在安装、运行、维护、重新装配、升级直至报废的整个生命周期内的EMC安全性，不仅应在设计阶段采取EMC措施，而且应提供制造商、安装人员、操作者和维护人员充分的EMC信息或规范，从而获得最佳的产品质量和经济效益。