工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾措施分析與研究

萬青

【摘 要】隨著工業(yè)技術(shù)的不斷成熟，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中會(huì)受到很多因素的影響，這些干擾因素會(huì)嚴(yán)重影響工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。文章對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾措施進(jìn)行了分析和研究，可以有效地提升工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾能力。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng);抗干擾措施;分析與研究

【中圖分類號(hào)】TP273 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）04-0101-02

在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)應(yīng)用大量的控制設(shè)備及電路系統(tǒng)，這樣就會(huì)形成較為復(fù)雜的電磁環(huán)境，使正常的工作信號(hào)受到干擾，導(dǎo)致工作信息收集缺乏精準(zhǔn)性、數(shù)據(jù)采集偏大等問題。為了提升系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，有必要探究提升設(shè)備的整體性能的有效手段，進(jìn)而為工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

1 工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)干擾來源與分類

在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)不同程度的干擾，其主要有控制系統(tǒng)內(nèi)部干擾、干擾感應(yīng)模型等，常見的干擾源如下。

1.1 控制系統(tǒng)內(nèi)部干擾

控制系統(tǒng)內(nèi)部電子設(shè)備造成的干擾是不同元器件中產(chǎn)生的輻射造成的，這種輻射量雖然較小，但是在載體額定的狀況之下會(huì)影響自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（1）系統(tǒng)接線造成的干擾。自動(dòng)控制系統(tǒng)要通過各種線路接入電源信號(hào)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)接線會(huì)給系統(tǒng)造成不同程度的干擾與影響。

（2）信息連接誘發(fā)的干擾。自動(dòng)控制系統(tǒng)可以分析、發(fā)出信息，是一體化的系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)通過復(fù)雜的信息傳輸線路與外界連接，在信息接收或者傳遞過程中會(huì)出現(xiàn)不同的干擾信號(hào)，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)信息傳送錯(cuò)誤等問題。在一般狀況下，信號(hào)線會(huì)受到外部電磁輻射的影響。

1.2 干擾感應(yīng)模型

在工業(yè)生產(chǎn)中，傳輸電磁能量的裝置都是干擾源，可以成為主要的干擾變量。因?yàn)榇嬖诘奈恢貌煌?，在系統(tǒng)內(nèi)外均會(huì)形成不同的干擾源。干擾變量會(huì)受到一些敏感設(shè)備的影響，產(chǎn)生耦合性因素，造成一系列的電磁活動(dòng)，出現(xiàn)相對(duì)分散的振幅及頻率性影響，不同程度地影響工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行。

在實(shí)踐中較為常見的耦合方式主要有電流耦合、電感耦合、電容耦合及電磁輻射感應(yīng)產(chǎn)生的電磁場耦合等，無論何種方式的耦合都會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響。

1.3 常見干擾源

根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)類型可以劃分不同的干擾源，在一般狀況之下，可以分為自然干擾源及技術(shù)性干擾源兩種類型。而綜合頻率可以分為寬頻、窄頻、導(dǎo)體、電源、輻射及有序、無序等不同類型的干擾源。在工業(yè)生產(chǎn)中，主要產(chǎn)生的干擾源有變頻器及雷電干擾、線路干擾等。變頻器干擾主是受到空間及線路電磁輻射影響而產(chǎn)生的。

1.3.1 輻射干擾

受到雷電、電路及高頻感應(yīng)裝置等相關(guān)空間設(shè)備的影響產(chǎn)生的空間輻射問題，此種類型的干擾源無法得到有效的抑制，主要是通過切斷電流的方式降低電磁感造成的干擾?？梢酝ㄟ^科學(xué)規(guī)劃線路、合理裝設(shè)防雷裝置等進(jìn)行預(yù)防，避免輻射干擾對(duì)工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的影響。

1.3.2 傳導(dǎo)性干擾

此類干擾主要是由線路誘發(fā)的，多數(shù)為電源線干擾。出現(xiàn)此種問題主要是供電電源系統(tǒng)竄入，并與供電電源耦合進(jìn)入造成的。在一般狀況之下，通過電網(wǎng)電源供電，一些大型的設(shè)備在啟動(dòng)及關(guān)閉的時(shí)候會(huì)誘發(fā)電磁感應(yīng)問題，這些問題會(huì)直接影響供電電源，進(jìn)而對(duì)控制系統(tǒng)造成干擾。

同時(shí)，由信號(hào)線造成的干擾是較為嚴(yán)重的。信號(hào)在流通電流的過程中會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)，如果在其周邊存在導(dǎo)線，就會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)感應(yīng)電流。在感應(yīng)電流達(dá)到特定數(shù)值的時(shí)候就會(huì)影響信號(hào)接收。多數(shù)信號(hào)線在運(yùn)行中會(huì)對(duì)周邊的線路產(chǎn)生影響，造成控制器出現(xiàn)不同程度的變化，嚴(yán)重的甚至?xí)斐伤罊C(jī)等問題。在一般狀況之下，可以采用絕緣電纜的方式控制和屏蔽干擾，達(dá)到降低干擾的效果。

1.3.3 設(shè)計(jì)施工誘發(fā)的干擾

在工業(yè)生產(chǎn)中，因?yàn)槭前瓷a(chǎn)需求進(jìn)行建筑施工，在施工中會(huì)因人為因素、工程技術(shù)性設(shè)計(jì)及安裝、操作等行為而誘發(fā)干擾。例如，接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏合理性就會(huì)造成系統(tǒng)干擾性問題，設(shè)備高頻發(fā)生器出現(xiàn)距離控制設(shè)計(jì)不合理的問題也會(huì)誘發(fā)干擾問題，等等。此種類型的干擾主要是通過優(yōu)化接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)和提升施工技術(shù)手段進(jìn)行控制。

2 工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾措施分析與研究

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)應(yīng)用各種電路系統(tǒng)，因此電路環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，不同的干擾問題形成耦合進(jìn)入控制系統(tǒng)中，就會(huì)損害控制系統(tǒng)。為了保障工業(yè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低電氣干擾產(chǎn)生的不良影響，工業(yè)人員在設(shè)計(jì)及維護(hù)管理中要通過合理的方式強(qiáng)化控制，降低電磁干擾產(chǎn)生的不良影響。對(duì)此，在設(shè)計(jì)過程中要探究合理的對(duì)策與手段，根據(jù)具體的情況，合理地在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用抗干擾措施。

2.1 應(yīng)用屏蔽措施，減少輻射影響

綜合電磁學(xué)原理及金屬特性，考慮成本等因素，采取合適的屏蔽措施可以有效地屏蔽在空間中存在的電磁輻射干擾與影響。將要保護(hù)的裝置放置在密閉的防輻射金屬容器中，這樣可以保障其正常運(yùn)行，也避免了設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)電磁輻射干擾。同時(shí)，可以通過電渦流屏蔽方式控制電磁場干擾問題。

2.2 控制電源干擾

為了減少電源對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾，在實(shí)踐中要綜合市場中不同電源的特征、容量及型號(hào)等因素，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)化的選擇與應(yīng)用。在應(yīng)用中要分析變壓器的電源及自動(dòng)控制系統(tǒng)中儀表的供電電源應(yīng)用方式，進(jìn)而達(dá)到提升自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體抗干擾能力的目的。

在電源輸入端要設(shè)置隔離變壓器應(yīng)用裝置，對(duì)隔離變壓器的初級(jí)繞組分別添加屏蔽層，避免電磁感應(yīng)誘發(fā)的干擾性問題;同時(shí)，屏蔽要可靠接地，在一些大功率器件的應(yīng)用中要重視電源隔離措施，合理防范電源線路產(chǎn)生的電磁干擾問題。還可以安裝避雷裝置與設(shè)備。

為了合理控制電網(wǎng)故障等因素而誘發(fā)的自動(dòng)控制系統(tǒng)電壓失穩(wěn)問題，就要合理地應(yīng)用不間斷的電源設(shè)備，達(dá)到穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、提升系統(tǒng)整體穩(wěn)定性的效果。

2.3 補(bǔ)充

通常，優(yōu)化接地系統(tǒng)主要應(yīng)用直接接地、浮地方接地及電容接地集中方式。在選擇接地方式的過程中，要綜合考慮安全性及抗干擾效果等，結(jié)合控制系統(tǒng)裝置在運(yùn)行中的特征優(yōu)勢(shì)，選擇適宜的接地模式與手段。在常規(guī)狀況之下，主要應(yīng)用直接接地的方式進(jìn)行控制。在布局集中的系統(tǒng)中，主要應(yīng)用并聯(lián)接地的模式進(jìn)行處理。不同設(shè)備中的接地線要單獨(dú)接入地極。對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)布局比較為分散的，可以應(yīng)用串聯(lián)一點(diǎn)的方式進(jìn)行接地處理。在串聯(lián)一點(diǎn)接地模式中，要將不同設(shè)計(jì)標(biāo)的接地點(diǎn)連接到大直徑的母線上，將其接入地極中。常規(guī)狀況之下，接地母線直徑截面高于9 mm，而普通類型的母線直徑要高于5 mm，同時(shí)接地線的電阻要在2 Ω以內(nèi)，地極與建筑物之間的距離要控制在10～15 m的間距中。

在進(jìn)行信號(hào)線的接地處理中，要做好屏蔽層的接地控制與處理。如果信號(hào)源接地，則屏蔽層的信號(hào)就要與信號(hào)一側(cè)的地極連接;如果信號(hào)源中沒有接地，則屏蔽層就要與控制系統(tǒng)一側(cè)的地極連接。

2.4 電纜的鋪設(shè)

在進(jìn)行電纜鋪設(shè)中，我們用不同的電纜同時(shí)進(jìn)行電源與信號(hào)的傳遞，要應(yīng)用不同的電纜分別傳遞不同的信號(hào)信息，電纜要根據(jù)信號(hào)傳輸?shù)木唧w類型進(jìn)行分層鋪設(shè)，進(jìn)而避免信號(hào)線路及電力線路過近而誘發(fā)的電磁干擾問題。

2.5 系統(tǒng)抗干擾措施的設(shè)置

電磁波在人們的生活中廣泛存在，在工業(yè)生產(chǎn)中為了提升系統(tǒng)的自動(dòng)控制能力，就要提升其整體的抗干擾能力。系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開發(fā)人員要通過專業(yè)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，增強(qiáng)整體性能和抗干擾能力?？梢酝ㄟ^數(shù)字濾波及工頻采樣軟件進(jìn)行控制，消除存在的周期性電磁干擾問題;通過軟件標(biāo)志位設(shè)計(jì)提升整體性能，校正參考點(diǎn)電位，避免電位漂移造成的干擾性問題，也可以通過自動(dòng)糾錯(cuò)軟件進(jìn)行處理，在系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候，可及時(shí)排除錯(cuò)誤，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)語

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)受到各種干擾源的影響，為了提升系統(tǒng)的整體性能，就要綜合工作環(huán)境及控制系統(tǒng)的規(guī)劃進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行反復(fù)調(diào)試安裝，合理地控制干擾問題，進(jìn)而保障工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，降低各種安全隱患，提升我國工業(yè)化水平。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉思源.淺談工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2018（3）.

[2]楊明瑞.自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)方式分析與研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（3）.

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]