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随着DCS在工业控制中的广泛应用。其可靠性直接影响到工业的安全生产和经济的运行。自动化系统中使用的各种类型DCS，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，极易受到各干扰因素的影响而导致参数的波动、紊乱、甚至停机等故障。显然增强系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。
一、干扰产生的原因及类型等
干扰产生的三大要素为：干扰源、传播路径及敏感元件等。常分为差模干扰与共模干扰
1、差模干扰：
差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰直接叠加在信号上，影响了测量与控制的精度。
图1：差模信号
图1中Ud为差模干扰电压，干扰信号直接作用于信号线两级，使信号线对地分别产生了干扰信号U1与U2。差模干扰在两根信号间传输，属对称性干扰，通常采用双绞线或屏蔽线传输信号以消除差模干扰
2、共模干扰：
信号相对于公共电位基准点（一般为接地点）的电位差，信号接收器的两个输入端子同时出现的干扰。它主要由电网串入，大地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的同方向电压迭加所形成
图2：纯共模信号
图2中Uc为共模干扰电压，由于信号线对地存在寄生电容C的影响，使信号线分别对地产生了干扰信号U1与U2，当为纯共模信号时，U1=U2=Uc.于是U3=0，没有干扰电流流经负载。虽然纯共模干扰信号它不直接影响测量结果，但是当信号接收端的电路参数不对称时，它会转化为差模干扰，对信号接收产生干扰
抑制共模、差模干扰的有效方法。
（1）采用屏蔽的双绞线并可靠的接地
（2）强电场地方要考虑增加镀锌管屏蔽
（3）布线时远离强电线或强电设备
（4）采用高品质的供电电源
二、常用的抗干扰措施：
1、抑制干扰源：
一般主要是通过在干扰源两端并联电容来实现或是在干扰源回路中串联电感或电阻以及增加续流二极管等来实现。大多品质好的电气设备在出厂设计时皆考虑了这些因素。例如常在继电器线圈增加续流二级管消除电路断开时线圈产生的反电动势干扰，如图3；而在继电器接点两端并接火花抑制电路，一般采用RC串联电路，减少电火花的影响，如图4的这种RC吸收电路
2、接地
接地是保证人身及设备安全、抗干扰的一种最有效最普遍的方法，合理地选择接地方法是减少或消弱干扰的最有效措施。但是错误的接地反而会引入严重的干扰信号，使系统无法正常工作
DCS系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地、和保护地等。接地系统混乱对DCS系统会存在严重的干扰，主要是因各接地点电位的分布不均，不同接地点间存在电位差，引起环路电流，影响了系统正常工作，例如电缆屏蔽层若A、B两端都接地，就可能会存在电位差，当发异常状况如雷击等时，此干扰影响严重。如图5：当雷电等进入附近大地时，在其周围产生由强渐弱的不等电势，两接地点间有U2-U1的电压，导致屏蔽线A、B两端出现环路电流。
图 5
（1）、DCS系统接地分类：
在一般情况下，DCS控制系统需要两种接地：保护接地和工作接地，工作接地有逻辑地、屏蔽地等，对于有安全栅防爆措施的系统还要求有本安地。
保护地：是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。DCS系统所有的操作员机柜、现场控制站机柜、端子柜等均应接保护地。保护地应接至厂区电气专业接地网，接地电阻小于4欧姆。
逻辑地：为使DCS系统设备在工作时有一个统一的公共参考电位，不至于因为浮动而引起信号的误差，并防止其内外的有害电磁场的干扰，这个地可以是大地，也可以是接地母线，总线端子等，只要是一个等电位点即可。如一些厂家AI卡等皆要求将一些端子连接起来实现等电位。
屏蔽地。为防止系统内部或外部受电磁感应或静电感应的干扰，而对屏蔽体进行接地。采用屏蔽地方式大大提高了信号精度。注意的是DCS系统中的信号电缆的屏蔽层只是一端接地，防止形成闭合回路干扰。
本安地：独立设置接地系统，接地电阻小于4欧，本安地的接地系统应保持独立，与厂区电气电网或其它仪表系统接地网距离在5米以上
（2）、DCS系统的接地方式
a、单点接地
由于地电位差的存在，如果出现一个以上接地点就会形成回路，引入了干扰，所以同一信号回路，同一屏蔽层只能有一个接地点，信号回路的接位置根据仪表类型决定，如接地型热电偶、电磁流量计等均在现场接地，DCS系统硬件的信号公共线、屏蔽线等均在控制室侧接地
b、多点接地
当系统中存在高频电子设备时，常采用多点接地型式，这种接地型式各电子设备的信号地或电子设备中各部分信号电路，分别以最短的接地线接至母线排，以此为基准电位，降低了各接地线的阻抗，减少了各接地线之间的电感耦合及因存在的分布电容而形成的电容耦合。如图6
c、混合式接地：
单点接地与多点接地的混合接地型式，比较适用于DCS系统内存在高频与低频之间的电子设备时，如图7
（3）、接地体的设置
仪表系统的保护接地，一般情况下可以和电力系统的接地共用。
DCS系统工作接地体的设置有三种处理方式：
a、单独设置接地体
b、单独设置接地体但与电力系统接地体相连
c、不单独设置接地体，与电力系统接地体共用
要采用何种方式，应根据具体情况决定，从有关资料及实践经验来看，下列几情况易采用单独设置接地体。 a 土壤电阻高，接地电阻不能达到设计值的场所
b 周围环境存在严重的电磁干扰
c 所选用的仪表对噪声相当敏感，搞干扰要求高
d 控制系统与电力系统接地体相距较远。若共用接地体，给施工维护带来不便
从抑制干扰的方面看，防止电力系统对控制系统干扰，把两个系统的接地完全分开，各自设置接地体，对仪表的防干扰是有利的。但从工程施工观点来看，单独设置接地体比共用接地体投资大，费钢材，占用面积大。
在有爆炸危险的场所，由于电位差的存在，当不同接地点的设备，意外接触时，可能会产生电火花引起爆炸的危险，为防止这种情况发生，要求各接地点电位应接近相等。一般是将仪表系统接地和全厂统一接地网连接起来可以达到这要求。即使将控制系统单独设置接地，也应该把系统接地体与电力系统的接地体最后连接起来，达到电位平衡的目的
3、系统设备隔离：
不同设备及仪表带有不同的共模信号至DCS，如果不加处理会出现信号间参考点的电位差不同而出现干扰，一般采用电气隔离措施能有效解决此类干扰。
常用的三种隔离方式为：变压器隔离，光电隔离，继电器隔离
（1）、变压器隔离（电感隔离）
变压器隔离是利用变压器原理，输入与输出采用了1：1匝数比，传输信号通过隔离变压器，隔离前侧的电流变化通过线圈引起隔离另一侧的电流同等变化，达到了隔离传输的目的。变压器隔离通常仅用于电源或模拟信号的隔离。其优点是速度快，而且可以给隔离端供电；缺点则是易受外部磁场的干扰且体积大等。
（2）、光电隔离：
光电耦合器是以光为媒介把输入端信号耦合到输出端，来传输信号的器件。如图当输入端加电信号时发光器发出光线，收光器接收光线之后产生光电流，从输出端输出，从而实现了电-光-电的转换，由于它体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强，输入与输出之间绝缘，单向传输信号，目前在DCS等信号隔离中广泛使用
图10 光电耦合器
DCS系统的抗干扰是一个系统工程，首先需生产厂制造出具有较强抗干扰的产品，其次还依赖于设计单位正确的设计，以及施工时安装合理及全面的考虑。采取有效的抗干扰措施，完善的系统接地，才能提高DCS系统的可靠性及长周期的正常运行。
一、干扰产生的原因及类型等
干扰产生的三大要素为：干扰源、传播路径及敏感元件等。常分为差模干扰与共模干扰
1、差模干扰：
差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰直接叠加在信号上，影响了测量与控制的精度。
图1：差模信号
图1中Ud为差模干扰电压，干扰信号直接作用于信号线两级，使信号线对地分别产生了干扰信号U1与U2。差模干扰在两根信号间传输，属对称性干扰，通常采用双绞线或屏蔽线传输信号以消除差模干扰
2、共模干扰：
信号相对于公共电位基准点（一般为接地点）的电位差，信号接收器的两个输入端子同时出现的干扰。它主要由电网串入，大地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的同方向电压迭加所形成
图2：纯共模信号
图2中Uc为共模干扰电压，由于信号线对地存在寄生电容C的影响，使信号线分别对地产生了干扰信号U1与U2，当为纯共模信号时，U1=U2=Uc.于是U3=0，没有干扰电流流经负载。虽然纯共模干扰信号它不直接影响测量结果，但是当信号接收端的电路参数不对称时，它会转化为差模干扰，对信号接收产生干扰
抑制共模、差模干扰的有效方法。
（1）采用屏蔽的双绞线并可靠的接地
（2）强电场地方要考虑增加镀锌管屏蔽
（3）布线时远离强电线或强电设备
（4）采用高品质的供电电源
二、常用的抗干扰措施：
1、抑制干扰源：
一般主要是通过在干扰源两端并联电容来实现或是在干扰源回路中串联电感或电阻以及增加续流二极管等来实现。大多品质好的电气设备在出厂设计时皆考虑了这些因素。例如常在继电器线圈增加续流二级管消除电路断开时线圈产生的反电动势干扰，如图3；而在继电器接点两端并接火花抑制电路，一般采用RC串联电路，减少电火花的影响，如图4的这种RC吸收电路
2、接地
接地是保证人身及设备安全、抗干扰的一种最有效最普遍的方法，合理地选择接地方法是减少或消弱干扰的最有效措施。但是错误的接地反而会引入严重的干扰信号，使系统无法正常工作
DCS系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地、和保护地等。接地系统混乱对DCS系统会存在严重的干扰，主要是因各接地点电位的分布不均，不同接地点间存在电位差，引起环路电流，影响了系统正常工作，例如电缆屏蔽层若A、B两端都接地，就可能会存在电位差，当发异常状况如雷击等时，此干扰影响严重。如图5：当雷电等进入附近大地时，在其周围产生由强渐弱的不等电势，两接地点间有U2-U1的电压，导致屏蔽线A、B两端出现环路电流。
图 5
（1）、DCS系统接地分类：
在一般情况下，DCS控制系统需要两种接地：保护接地和工作接地，工作接地有逻辑地、屏蔽地等，对于有安全栅防爆措施的系统还要求有本安地。
保护地：是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。DCS系统所有的操作员机柜、现场控制站机柜、端子柜等均应接保护地。保护地应接至厂区电气专业接地网，接地电阻小于4欧姆。
逻辑地：为使DCS系统设备在工作时有一个统一的公共参考电位，不至于因为浮动而引起信号的误差，并防止其内外的有害电磁场的干扰，这个地可以是大地，也可以是接地母线，总线端子等，只要是一个等电位点即可。如一些厂家AI卡等皆要求将一些端子连接起来实现等电位。
屏蔽地。为防止系统内部或外部受电磁感应或静电感应的干扰，而对屏蔽体进行接地。采用屏蔽地方式大大提高了信号精度。注意的是DCS系统中的信号电缆的屏蔽层只是一端接地，防止形成闭合回路干扰。
本安地：独立设置接地系统，接地电阻小于4欧，本安地的接地系统应保持独立，与厂区电气电网或其它仪表系统接地网距离在5米以上
（2）、DCS系统的接地方式
a、单点接地
由于地电位差的存在，如果出现一个以上接地点就会形成回路，引入了干扰，所以同一信号回路，同一屏蔽层只能有一个接地点，信号回路的接位置根据仪表类型决定，如接地型热电偶、电磁流量计等均在现场接地，DCS系统硬件的信号公共线、屏蔽线等均在控制室侧接地
b、多点接地
当系统中存在高频电子设备时，常采用多点接地型式，这种接地型式各电子设备的信号地或电子设备中各部分信号电路，分别以最短的接地线接至母线排，以此为基准电位，降低了各接地线的阻抗，减少了各接地线之间的电感耦合及因存在的分布电容而形成的电容耦合。如图6
c、混合式接地：
单点接地与多点接地的混合接地型式，比较适用于DCS系统内存在高频与低频之间的电子设备时，如图7
（3）、接地体的设置
仪表系统的保护接地，一般情况下可以和电力系统的接地共用。
DCS系统工作接地体的设置有三种处理方式：
a、单独设置接地体
b、单独设置接地体但与电力系统接地体相连
c、不单独设置接地体，与电力系统接地体共用
要采用何种方式，应根据具体情况决定，从有关资料及实践经验来看，下列几情况易采用单独设置接地体。 a 土壤电阻高，接地电阻不能达到设计值的场所
b 周围环境存在严重的电磁干扰
c 所选用的仪表对噪声相当敏感，搞干扰要求高
d 控制系统与电力系统接地体相距较远。若共用接地体，给施工维护带来不便
从抑制干扰的方面看，防止电力系统对控制系统干扰，把两个系统的接地完全分开，各自设置接地体，对仪表的防干扰是有利的。但从工程施工观点来看，单独设置接地体比共用接地体投资大，费钢材，占用面积大。
在有爆炸危险的场所，由于电位差的存在，当不同接地点的设备，意外接触时，可能会产生电火花引起爆炸的危险，为防止这种情况发生，要求各接地点电位应接近相等。一般是将仪表系统接地和全厂统一接地网连接起来可以达到这要求。即使将控制系统单独设置接地，也应该把系统接地体与电力系统的接地体最后连接起来，达到电位平衡的目的
3、系统设备隔离：
不同设备及仪表带有不同的共模信号至DCS，如果不加处理会出现信号间参考点的电位差不同而出现干扰，一般采用电气隔离措施能有效解决此类干扰。
常用的三种隔离方式为：变压器隔离，光电隔离，继电器隔离
（1）、变压器隔离（电感隔离）
变压器隔离是利用变压器原理，输入与输出采用了1：1匝数比，传输信号通过隔离变压器，隔离前侧的电流变化通过线圈引起隔离另一侧的电流同等变化，达到了隔离传输的目的。变压器隔离通常仅用于电源或模拟信号的隔离。其优点是速度快，而且可以给隔离端供电；缺点则是易受外部磁场的干扰且体积大等。
（2）、光电隔离：
光电耦合器是以光为媒介把输入端信号耦合到输出端，来传输信号的器件。如图当输入端加电信号时发光器发出光线，收光器接收光线之后产生光电流，从输出端输出，从而实现了电-光-电的转换，由于它体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强，输入与输出之间绝缘，单向传输信号，目前在DCS等信号隔离中广泛使用
图10 光电耦合器
DCS系统的抗干扰是一个系统工程，首先需生产厂制造出具有较强抗干扰的产品，其次还依赖于设计单位正确的设计，以及施工时安装合理及全面的考虑。采取有效的抗干扰措施，完善的系统接地，才能提高DCS系统的可靠性及长周期的正常运行。