干擾對控制系統的影響及避免措施研究

張紅玲

（阿自倍爾自控工程（上海）有限公司，上海 200083）

干擾對控制系統的影響及避免措施研究

張紅玲

（阿自倍爾自控工程（上海）有限公司，上海 200083）

現代科學技術的不斷發展，推動電子計算機技術進入了嶄新的領域。而電子計算機技術的日益普及，使得以計算機為基礎的控制系統逐漸進入各個行業。當前我國電子計算機控制系統還相對不完善，人們在使用控制系統時發現了許多的問題，其中控制系統的干擾問題尤為嚴重。對此，本文以干擾對控制系統的影響及避免措施作為研究主題，分析干擾產生的主要途徑，并對避免措施進行了考察，希望能夠為相關部門提供參考。

干擾；控制系統；影響；避免措施

0.前言

當今的社會無疑是一個以電子通信為基礎的信息社會，電子計算機技術在許多領域和行業中發揮著重要的作用。事實上，目前的許多工作已經用到計算機，其中表現最為突出的當屬以計算機為基礎的控制系統。通過實踐發現，控制系統能夠大幅度地提升工作的準確度，減少工作的時間，降低成本，為我國經濟的發展做出了突出的貢獻。

但受制于我國電子計算機技術水平較低的情況，控制系統仍然存在不少問題，而干擾問題無疑是這其中最為嚴重的一類問題。一般來說，電子計算機工作的環境較為復雜，這導致控制系統很容易受到外部環境的干擾。干擾一旦出現，將會對控制系統的工作效率造成較大的影響，這是相關部門必須重視的問題。

1.干擾產生的主要途徑

1.1靜電產生的干擾

靜電無處不在，暴露在自然環境中的物體，一般狀態下會帶有大量的靜電電荷，當靜電電荷出現聚集之時，就會產生規模較小的靜電電場。一般而言，靜電電場的影響力度不會太大，只會對那些較小的電氣單元產生影響。但是，如果靜電電場中的電荷聚集過多，將會產生較大的能量，這些能量一旦一次性釋放，就很可能對控制系統中的電氣單元造成破壞。所以，靜電干擾是干擾產生的源頭之一。

1.2電源產生的干擾

電源是控制系統不可或缺的關鍵組成，但同時電源對控制系統來說也是一個較大的威脅，威脅的來源在于電源會產生電磁。在設計和制造的時候，工作人員會使用隔離材質將電源與控制系統中的其他電器元件進行隔離，但是受到使用年限和操作技術的影響，電源會逐漸突破隔離，繼而對控制系統造成電磁干擾。電源的電磁能是逐漸累積的，一旦失去隔離，電源累積的電磁能將會對控制系統造成重大干擾。

1.3信號產生的干擾

信號干擾來自電氣感性單元。就實際來看，當電流流經感性單元時，會產生電磁場，這種電磁磁場會對控制系統造成干擾。另外，一些來自外部空間的現象，如雷電等，也會對電氣感性單元造成電磁干擾。最后，還需要考慮的一種特殊情況是，控制系統的電壓波動，也會導致系統中感性單元的辨別紊亂，這時感性單元會發出錯誤的信號對控制系統進行信號干擾。

1.4接地產生的干擾

接地產生的干擾來自接地地點不均形成的環形電路，當線路長度過長之時，會造成多個這樣的環形電路。這些電路不僅會造成靜電干擾，還會造成信號干擾，從而對控制系統產生較大的影響。

1.5干擾的影響

就以上談及的干擾來說，它們會對控制系統造成較為嚴重的破壞。來自靜電和電源的干擾將可能破壞控制系統電氣單元，甚至直接導致控制系統癱瘓。而來自信號的干擾會擾亂控制系統的信號收集整理工作，造成控制系統工作出現失誤。總之，干擾一旦出現，將會對控制系統造成巨大的破壞，使相關行業遭受損失。

2.避免措施

2.1采取屏蔽及隔離技術

干擾一旦產生，減少其影響的方法無非兩種，隔離與屏蔽，下面便對這兩種方法分別進行介紹：

（1）首先來看隔離。隔離又稱為“遠離技術”，即是把容易受到干擾的電氣單元與干擾源進行隔離。隔離法的優點在于效果明顯，并且操作成本較低，因而成為當前最普遍使用的一種防止干擾的手段。

隔離干擾源時，為了避免干擾信號增大的情況，要在較強電流回路上加設獨立的線路，這時尤其要注意這條獨立的線路絕不能和信號線路安裝在一處。并且，要把電流強度不一致的信號線路進行遠離處理，從而減少信號線路之間的彼此影響。最后要注意的一點是，必須區分強度不同的電壓線路，絕不能使用一條電線相連，這樣做的目的仍然在于降低電路中回路形成的可能性，以確保控制系統不受干擾，能夠正常工作。

（2）再者來看屏蔽。屏蔽也稱為“抑制技術”，其工作原理在于，在干擾源附近安裝屏蔽設施，以減少其干擾的影響。

在現實使用中，工作人員在進行接地工作時，將屏蔽設施埋入地下，可以對電源產生的磁場干擾進行屏蔽。針對那些容易產生干擾的耦合電路，我們可以同時選用同軸電纜及雙絞線，以實現對干擾的屏蔽，甚至達到零干擾的理想狀態。此外，雙絞屏蔽線的抑制干擾手段也是工作人員的良好選擇。相較前一種屏蔽方法，雙絞屏蔽線具有同軸電纜及雙絞線的雙重作用，不但可以抑制耦合電路的磁場干擾，還可以防止電場干擾對控制系統的影響。所以，使用雙絞屏蔽線抑制耦合電路干擾越來越受到相關部門的青睞。

2.2確保接地線路的正確和可靠

就當前的實際使用情況來看，為了防止干擾和噪聲對控制系統造成的不良影響，許多部門采用接地的方法，以化解干擾和噪聲的破壞。此外，在上文我們探討的屏蔽抑制技術也涉及到了接地法。我們可以推測，假設可以將兩種接地法進行優化整合，互取兩種方法的優點，就可以大大提升其抗噪抑擾的能力。通過實驗發現，這種優化整合后的接地方法確實效果顯著，但需要對接地時的接地位置進行科學地配屬，以防止地面環形回路的出現。

上文提到，接地產生的干擾來自接地點不均形成的多個環形電路。其實，接地產生的干擾的表現形式有多種，如信號線路接地產生的干擾、屏蔽設備接地產生的干擾、不同接地點電壓差異產生的干擾、接地方式錯誤導致的干擾等。

為了防止接地造成的各種干擾，要使用“一點接地法”進行抑制，即把接地電線中的某個點確定為接地點。一點接地法的使用有兩種模式，分別為“并聯模式”和“串聯模式”。兩個模式是針對抑制不同干擾而使用的，比如并聯模式在防止信號干擾上具有較好的效果；而串聯模式則在抑制噪聲干擾上具有較好的效果，針對這兩種模式要根據具體的情況來進行選用。

為了更好地確保生產安全和工作人員的生命安全，在進行接地工作時務必確保每一項具體步驟都符合操作規范。同時，要將整個計算機外設設備（控制系統、金屬機箱、操作平臺等等）進行接地處理，使其插入的電源處于零電位的狀態，這樣不僅能保障控制系統的穩定運行，還能夠確保工作人員的生命安全。如果接地工作出現了一絲馬虎，那么控制系統的計算和運作就很可能遭受干擾，導致系統損壞，甚至突然崩潰的情況。最后，工作人員還要注意，控制系統內部的電氣單元容易被腐蝕，當發現腐蝕現象時，要及時采取修復措施。

2.3信號電纜的選取

為了避免信號線路產生的干擾，工作人員要選擇那些質量好的、具有屏蔽功能的信號電纜。在選擇信號線電纜時，要注意電纜的絕緣參數和電阻參數必須要在控制系統規定的范圍之內。另外，信號線路最好選擇使用雙絞線，這樣不僅可以滿足控制設備的通信需求，又可以對信號干擾進行有效的屏蔽。

2.4抑制電源干擾

要有效抑制控制系統中的電源干擾，關鍵在于使供電系統的電壓趨于穩定。從實際情況來看，大部分控制系統的電力來自電網，而電網的電壓往往是不夠穩定的。并且，電網還會對其附近的信號線路產生影響，從而加大了干擾的程度。對此，相關部門應當采用不間斷電源作為供電方式，以確保供電電壓的穩定，提升供電的安全性，抑制電源干擾的影響。

2.5減少外部環境產生的干擾

由于控制系統暴露在外部環境之中，而外部環境中存在著大量的無線電信號，如無線網絡、手機通信網絡等等，這些無線電信號的存在對于控制系統的正常工作造成了一定程度的影響。對此，要確保控制系統外圍沒有這些無線電信號，或者在控制系統外部增設屏蔽設備。另外，要保持控制系統工作環境的穩定和清潔，以避免靜電干擾的產生。

結語

總之，計算機控制系統在為人們的生產和生活帶來方便的同時，也不可避免地存在著問題。這其中，干擾問題是相關部門和人員必須重視的一點。為了保證控制系統安全、高效地運行，工作人員需要采取必要的防干擾措施，更重要的是從根本上消除干擾源的產生，以確保控制系統的良好運行。

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