本書重點(diǎn)介紹控制工程中電磁兼容的基礎(chǔ)知識(shí)和工程實(shí)踐。
世界上的許多事件，其深層次的基本單元和基本規(guī)律并不復(fù)雜，實(shí)際遇到的大多數(shù)的電磁干擾往往源自那些常見的噪聲源和基本的耦合途徑，任何的電磁干擾現(xiàn)象都可以用一些基礎(chǔ)的物理概念來解釋，這就是所謂的天道崇簡(jiǎn)。然而，就一個(gè)簡(jiǎn)字，卻需要多少人、多少年的探索和提煉。本書試圖做到精而合宜，讓讀者在翻閱時(shí)，既不用花許多時(shí)間，又能知其然并知其所以然。
本書介紹控制工程中電磁兼容的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)更偏重于工程實(shí)踐。
電子式控制系統(tǒng)的電磁兼容（EMC）系指在可能的電磁環(huán)境中，電子系統(tǒng)仍然具有正常的工作能力且不會(huì)成為環(huán)境中的一個(gè)電磁污染源。一般用抗擾度（immunity）來衡量電子式控制系統(tǒng)在電磁環(huán)境下的抗干擾能力；用發(fā)射（emission）來表明其對(duì)環(huán)境的電磁污染。
一個(gè)應(yīng)用于工業(yè)過程中的控制系統(tǒng)面臨著各種各樣的電磁干擾（EMI），我們不可能也不應(yīng)該將抗干擾的功能完全由控制系統(tǒng)本體去承擔(dān)，這就必須在控制工程的實(shí)施過程中采取諸如屏蔽、接地、等電位連接以及隔離濾波等抗干擾技術(shù)來保證控制系統(tǒng)在工業(yè)電磁環(huán)境中的正常運(yùn)行。本書可供從事自動(dòng)化工程領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員參考使用。
所謂編書乃至著書，絕非是刻板地做加法，僅將相關(guān)的文獻(xiàn)資料和個(gè)人曾從事過的工作實(shí)踐堆砌在一起。要撰寫一本短小精悍、實(shí)用的、能被讀者認(rèn)可的技術(shù)讀物，猶如江南園林的造景，巧于因借，精在體宜，方能將廳堂、走廊、粉墻、洞門等建筑與假山、水池、花木等組合成一個(gè)精美玲瓏的園林。筆者不敢妄自尊大，但在編寫本書時(shí)試圖要做到精而合宜，讓讀者在翻閱本書時(shí)，既不用花許多時(shí)間，又能知其然并知其所以然。
筆者系2002年開始從事工業(yè)控制工程中的抗（電磁）干擾技術(shù)的調(diào)查和研究。之后，撰寫并出版了《工業(yè)控制工程中的抗干擾技術(shù)》一書，曾數(shù)十次應(yīng)邀去寶鋼、包鋼、中石化、中石油、廣核電等許多企業(yè)以及各類培訓(xùn)班講授，聽課者多半是具有豐富工程經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員。授課期間，他們?cè)岢鲞^許多工程中所遇到的有關(guān)電磁兼容，特別是抗干擾方面的技術(shù)疑難，其中有些是我無法當(dāng)場(chǎng)就給予肯定回答的工程問題，這就迫使我再度思考并去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究。多年來，在參與許多抗干擾項(xiàng)目的同時(shí)，我不斷地更改和充實(shí)用于講課的PPT膜片。時(shí)至今日，覺得有必要對(duì)此書重新編寫，對(duì)許多內(nèi)容進(jìn)行更新，既應(yīng)客觀的需要，同時(shí)對(duì)一個(gè)已過古稀之年的工匠來說，算是封筆吧。
筆者在《工業(yè)控制工程中的抗干擾技術(shù)》的前言中曾說過，世界上的許多事件，其深層次的基本單元和基本規(guī)律并不復(fù)雜，實(shí)際遇到的大多數(shù)的電磁干擾往往源自那些常見的噪聲源和基本的耦合途徑，任何的電磁干擾現(xiàn)象都可以用一些基礎(chǔ)的物理概念來解釋，這就是所謂的天道崇簡(jiǎn)。然而，就一個(gè)簡(jiǎn)字，卻需要多少人、多少年的探索和提煉。譬如，本書在討論帶屏蔽層電纜的各種屏蔽功能時(shí)，于工程實(shí)施上的差異也無非就是屏蔽層接不接地，如何接地。前不久，筆者在讀兼有科學(xué)家和文人雙重身份的陳之藩先生的《一星如月散步》一書中有關(guān)黃金分割的文章時(shí)，方知著名而古老的黃金分割其數(shù)學(xué)表示法從費(fèi)氏序列：
1，1，2，3，5，8，13，21，34……（第三數(shù)是前兩數(shù)之和，以此類推）的創(chuàng)始時(shí)算起，直至由X2 X-1=0導(dǎo)出的0
618，由繁到簡(jiǎn)，前后竟然經(jīng)過七八百年，而就這個(gè)0 618的黃金分割點(diǎn)，無論在科學(xué)技術(shù)上，乃至日常生活中總難免涉及。
為了在概念上與閉環(huán)或開環(huán)控制系統(tǒng)以抑制工藝參數(shù)波動(dòng)的抗干擾過程相區(qū)分，筆者將原書名《工業(yè)控制工程中的抗干擾技術(shù)》更改為《控制工程中的電磁兼容》�？垢蓴_和電磁兼容在詞義上相近，但后者涵蓋的內(nèi)容更寬一些。和許多有關(guān)電磁兼容的書刊相比，本書討論的是電子式控制系統(tǒng)在工程應(yīng)用中的電磁兼容技術(shù)，不涉及電子產(chǎn)品本體設(shè)計(jì)過程中的電磁兼容。
相對(duì)于《工業(yè)控制工程中的抗干擾技術(shù)》，本書無論在內(nèi)容上，或是章節(jié)的編排乃至文字的闡述上均有較大的改變和充實(shí)。盡管筆者竭盡余力，也難免有考慮欠妥之處，如有意愿和筆者進(jìn)行交流者，可通過筆者的電子郵箱： yiheng_xu@163.com，多謝。
徐義亨，1940年生，1962年畢業(yè)于浙江大學(xué)化工自動(dòng)化專業(yè)。先后于原化學(xué)工業(yè)部沈陽化工研究院、原冶金工業(yè)部鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究院、浙江中控集團(tuán)等單位從事過程控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)和研究開發(fā)工作�，F(xiàn)為中國(guó)儀表和自動(dòng)化發(fā)展60年史料《飛鴻踏雪泥》編委會(huì)學(xué)術(shù)編委。
近十多年來的工作重點(diǎn)是控制系統(tǒng)的電磁兼容，特別是在控制系統(tǒng)雷電防護(hù)方面所做的調(diào)查與研究，以及國(guó)家、行業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)的編制和評(píng)審。
作者曾發(fā)表論文或技術(shù)類文章約80余篇，內(nèi)容包括精餾過程控制的模型、模糊控制、推斷控制、可編程控制器（PLC）以及控制系統(tǒng)的電磁兼容（EMC）等，曾出版專著兩本。
緒論 / 001
1 1控制工程中的電磁兼容 / 001
1 2電磁噪聲和干擾 / 002
1 3電磁噪聲的分類 / 003
1 4構(gòu)成電磁干擾問題的三要素 / 004
1 5電磁干擾的耦合途徑 / 007
1 6電纜的屏蔽 / 008
1 7接地系統(tǒng) / 008
1 8解決抗干擾問題的基本理論和必要的工具 / 010
1 9區(qū)分工藝參數(shù)發(fā)生異常的兩種可能性 / 010
2干擾的電容性耦合和電纜的靜電屏蔽 / 013
2 1電容性耦合的模型 / 013
2 2工程上估算感應(yīng)噪聲電壓Un大小的方法 / 015
2 3雷擊中的電容性耦合 / 016
2 4抑制電容性耦合的措施 / 018
2 5電纜的靜電屏蔽 / 019
2 6主動(dòng)屏蔽與被動(dòng)屏蔽 / 020
2 7靜電屏蔽和拉開電纜間距效果的比較 / 021
2 8不同屏蔽材料的屏蔽效能 / 022
2 9某核電站反應(yīng)堆停堆事故的分析與解決方案 / 022
2 9 1事故的描述 / 022
2 9 2事故原因的理論分析 / 023
2 9 3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) / 024
2 9 4解決方案 / 025
3干擾的電感性耦合和電纜的電磁屏蔽 / 027
3 1電感性耦合的模型 / 027
3 2同軸電纜的主動(dòng)電磁屏蔽 / 029
3 3同軸電纜的被動(dòng)電磁屏蔽 / 031
3 4雙絞線的電磁屏蔽原理及其應(yīng)用 / 032
3 4 1主動(dòng)電磁屏蔽 / 032
3 4 2被動(dòng)電磁屏蔽 / 033
3 5同軸電纜和屏蔽雙絞線的應(yīng)用 / 034
3 6電容性耦合與電感性耦合的區(qū)分 / 035
3 7金屬管線對(duì)雷電磁場(chǎng)的屏蔽作用 / 035
3 7 1概述 / 035
3 7 2理論分析 / 037
3 7 3金屬屏蔽管兩端接地的地電位差帶來的影響 / 038
4干擾的輻射耦合和電纜的輻射屏蔽 / 040
4 1近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)（感應(yīng)場(chǎng)和輻射場(chǎng)） / 041
4 2波阻抗 / 042
4 3電磁場(chǎng)耦合的感應(yīng)噪聲 / 043
4 4抑制輻射耦合的主要方法輻射屏蔽 / 044
4 5電纜屏蔽的綜述 / 047
5控制室的網(wǎng)格屏蔽 / 051
5 1從一個(gè)引例看控制室的屏蔽 / 051
5 2計(jì)算步驟 / 053
5 3脈沖磁場(chǎng)抗擾度Ha的取值 / 056
5 4計(jì)算實(shí)例 / 058
5 4 1例1 / 058
5 4 2例2 / 059
5 5關(guān)于屏蔽導(dǎo)體截面積的影響 / 060
5 6屏蔽網(wǎng)格尺寸的工程用查表 / 0616接地系統(tǒng)的接地體 / 064
6 1接地系統(tǒng)的基本概念 / 064
6 1 1概述 / 064
6 1 2接地體的結(jié)構(gòu) / 066
6 1 3控制系統(tǒng)設(shè)置保護(hù)地的原則 / 067
6 1 4接地系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾 / 068
6 2接地電阻 / 069
6 2 1接地電阻的定義 / 069
6 2 2接地電阻的計(jì)算值 / 071
6 2 3不同接地體的接地電阻的理論計(jì)算式 / 073
6 2 4降阻劑 / 077
6 2 5離子接地體 / 079
6 3獨(dú)立接地和共用接地網(wǎng)的比較 / 080
6 3 1接地方式的形態(tài) / 081
6 3 2獨(dú)立接地 / 081
6 3 3共用接地網(wǎng) / 084
6 4工頻接地電阻和沖擊接地電阻 / 087
6 5共用接地網(wǎng)接地電阻的測(cè)量 / 090
6 6土壤電阻率的測(cè)量 / 0907接地系統(tǒng)的連接 / 092
7 1接地連接的總體要求 / 092
7 2接地連接的耦合 / 093
7 2 1串聯(lián)接地 / 093
7 2 2并聯(lián)接地 / 094
7 3機(jī)柜內(nèi)接地匯流排的設(shè)置和分類匯總 / 096
7 4低壓交流供電系統(tǒng)的接地制式 / 097
7 5控制系統(tǒng)接地連接的相關(guān)問題 / 100
7 5 1現(xiàn)場(chǎng)儀表的接地連接 / 100
7 5 2接地的搭接 / 101
7 5 3關(guān)于控制系統(tǒng)機(jī)柜的對(duì)地浮空 / 103
7 5 4接地干線的屏蔽 / 104
7 5 5浮地 / 105
7 6運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的接地技術(shù) / 105
7 6 1船舶接地系統(tǒng) / 105
7 6 2懸浮接地系統(tǒng) / 107
7 7控制系統(tǒng)對(duì)接地電阻值要求的討論 / 107
7 7 1我國(guó)涉及電氣裝置接地電阻值要求的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) / 108
7 7 2控制機(jī)柜的接觸電位差和對(duì)保護(hù)地接地電阻值的要求 / 109
7 7 3控制系統(tǒng)對(duì)工作地接地電阻值的要求 / 110
7 7 4控制系統(tǒng)對(duì)接地電阻值要求的結(jié)論 / 1118隔離與濾波 / 113
8 1交流低壓電源的隔離 / 113
8 1 1控制系統(tǒng)對(duì)交流低壓電源的一般要求 / 114
8 1 2交流電源中產(chǎn)生干擾的主要原因 / 114
8 1 3隔離變壓器 / 115
8 1 4交流低壓系統(tǒng)的零地電壓對(duì)控制系統(tǒng)的影響 / 117
8 2信號(hào)的隔離 / 119
8 2 1信號(hào)的傳輸隔離 / 120
8 2 2信號(hào)的轉(zhuǎn)換隔離 / 120
8 2 3信號(hào)的分配隔離 / 121
8 2 4信號(hào)的安全隔離 / 121
8 2 5電源隔離 / 122
8 2 6隔離精度 / 122
8 2 7無源隔離器和信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力 / 123
8 2 8隔離器的響應(yīng)時(shí)間 / 124
8 2 9開關(guān)量的隔離 / 124
8 3I／O信號(hào)的數(shù)字濾波 / 127
8 3 1模擬信號(hào)的數(shù)字濾波 / 127
8 3 2開關(guān)量信號(hào)的采樣濾波 / 130
8 4鐵氧體磁環(huán)濾波器 / 132
8 5長(zhǎng)線傳輸干擾的抑制 / 135
8 5 1數(shù)字信號(hào)傳輸過程中的波反射 / 136
8 5 2終端開路時(shí)的波反射 / 136
8 5 3終端短路時(shí)的波反射 / 137
8 5 4終端電阻的匹配 / 138
8 5 5抑制波反射的幾種匹配措施 / 1389控制系統(tǒng)的靜電防護(hù) / 140
9 1靜電放電的特點(diǎn) / 141
9 2人體的靜電模型（HBM） / 144
9 3靜電防護(hù)的軟接地 / 147
9 4防靜電工作區(qū)的理念 / 150
9 4 1概述 / 150
9 4 2EPA等級(jí)的劃分 / 151
9 4 3EPA要素 / 151
9 4 4EPA靜電泄漏電阻的取值 / 153
9 5控制室靜電防護(hù)的基本措施 / 153
9 6防靜電地面和其接地 / 156
附1物體帶電順序表和人體、器件帶電電壓值 / 157
附2防靜電工作區(qū)的環(huán)境條件要求 / 15810控制系統(tǒng)的雷電防護(hù) / 160
10 1雷電概述 / 160
10 1 1雷云結(jié)構(gòu)和放電原理 / 160
10 1 2直擊雷（云對(duì)地）的選擇性 / 162
10 1 3雷電流威脅控制系統(tǒng)的危險(xiǎn)半徑 / 163
10 2外部防雷裝置的基本原理 / 165
10 3雷電對(duì)控制系統(tǒng)的侵害途徑 / 167
10 3 1靜電感應(yīng)（電容性耦合） / 168
10 3 2電磁感應(yīng)（電感性耦合） / 168
10 3 3反擊（電阻性耦合） / 169
10 3 4電磁場(chǎng)輻射（電磁耦合） / 170
10 4控制系統(tǒng)雷電防護(hù)的基本措施 / 171
10 4 1接地／等電位連接 / 171
10 4 2電纜的屏蔽 / 173
10 4 3合理布線 / 175
10 4 4使用浪涌保護(hù)器（SPD） / 177
10 5交流低壓電源系統(tǒng)SPD的應(yīng)用 / 181
10 5 1控制系統(tǒng)用電設(shè)備的浪涌抗擾度 / 181
10 5 2TNS制配電系統(tǒng)中的SPD的配置方式 / 182
10 5 3控制室供電箱內(nèi)SPD的參數(shù)選擇 / 183
10 5 4多級(jí)SPD之間的能量配合和動(dòng)作配合 / 185
10 6信號(hào)、通信線路的SPD / 187
10 6 1SPD配置的參考原則 / 187
10 6 2I／O信號(hào)SPD的參數(shù)值 / 188
10 6 3通信端口上的SPD的主要參數(shù) / 188
10 7SPD安裝中的一個(gè)問題 / 188
10 8幾個(gè)案例分析所帶來的思考 / 191
10 8 1控制系統(tǒng)的雷電防護(hù)是否一定要使用SPD / 191
10 8 2因反擊造成的雷擊事故 / 194
10 8 3安全柵能否替代SPD / 195
10 8 4某燃?xì)夤净炫湔镜睦讚舭咐治?/ 196
10 8 5某石化公司加氫裂化裝置DCS的雷害隱患 / 198
10 9浪涌保護(hù)器（SPD）的隔爆論證和本安論證 / 199
10 9 1概述 / 199
10 9 2關(guān)于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的劃分 / 202
10 9 3適用于SPD的防爆機(jī)制 / 203
10 9 4本安型系統(tǒng)的認(rèn)證 / 20411控制系統(tǒng)的抗擾度與發(fā)射 / 209
11 1抑制串模干擾和共模干擾的能力 / 209
11 1 1共模干擾抑制比CMRR和串模干擾抑制比SMRR / 211
11 1 2關(guān)于CMRR指標(biāo)值和SMRR指標(biāo)值的計(jì)算方法 / 214
11 1 3建議 / 215
11 2儀表、控制系統(tǒng)的抗擾度 / 216
11 2 1電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度 / 218
11 2 2電快速瞬變脈沖群抗擾度 / 220
11 2 3浪涌（沖擊）抗擾度 / 221
11 2 4靜電抗擾度 / 223
11 2 5工頻磁場(chǎng)抗擾度 / 223
11 2 6脈沖磁場(chǎng)抗擾度 / 224
11 2 7射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度 / 224
11 2 8射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度 / 226
11 2 9評(píng)定抗擾度試驗(yàn)結(jié)果的通用原則（性能判據(jù)） / 227
11 3儀表、控制系統(tǒng)的發(fā)射 / 227
11 3 1電磁輻射發(fā)射（RE） / 228
11 3 2傳導(dǎo)發(fā)射（CE） / 229
11 4電磁兼容設(shè)計(jì) / 230參考文獻(xiàn) / 232
跋真實(shí)的感悟 / 237
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