自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)方式分析與研究

楊明瑞

（曲阜師范大學(xué)工學(xué)院自動(dòng)化,山東 日照 276800）

1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的干擾源研究

1.1 干擾來(lái)源以及干擾感應(yīng)模型分析

對(duì)于干擾變量的根源，一般情況下是來(lái)源于傳輸電磁能量中不同的裝置或是設(shè)備，而對(duì)于實(shí)際的干擾源存在位置并不是統(tǒng)一的，干擾源具有靈敏性的特點(diǎn)，對(duì)于一些干擾變量很容易和傳感設(shè)備產(chǎn)生藕合的現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生電磁活動(dòng)，這樣會(huì)在一定程度上對(duì)傳感設(shè)備帶來(lái)影響。

對(duì)于干擾量的起源部分就是干擾源環(huán)節(jié)，一般所以的進(jìn)行電磁能量傳輸?shù)脑O(shè)備，都有可能會(huì)成為干擾源。而且干擾源也可能在系統(tǒng)內(nèi)部或是系統(tǒng)外部等不同的位置。而具體的干擾感應(yīng)模型如下：

1.2 常見(jiàn)的干擾源分析

干擾源的種類(lèi)和標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)比較復(fù)雜、繁多的，在一般情況下常見(jiàn)的干擾源有輻射干擾、傳導(dǎo)干擾以及設(shè)計(jì)施工干擾等，對(duì)于這些干擾，主要是由于變頻器、電流較大等因素到導(dǎo)致的，而且干擾源通過(guò)不同的分類(lèi)規(guī)則也可以分成自然干擾源、技術(shù)干擾源、窄頻和寬頻干擾源等部分，而筆者就通過(guò)自身長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)輻射干擾、傳到干擾以及設(shè)計(jì)施工干擾幾點(diǎn)進(jìn)行全面分析，真正明確自動(dòng)化控制系統(tǒng)中常見(jiàn)的干擾源情況，進(jìn)而更加相應(yīng)問(wèn)題來(lái)制定合理的解決策略，提升自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作水平和工作質(zhì)量。

1.2.1 輻射干擾源分析

對(duì)于該干擾源主要是就是在電路、高平感應(yīng)設(shè)備等產(chǎn)生了無(wú)可避免的輻射干擾現(xiàn)象，主要就是雷電、電弧電路以及射頻設(shè)備和高頻感應(yīng)設(shè)備等，產(chǎn)生了空間的輻射電干擾問(wèn)題。而該干擾在一般情況下是無(wú)法抑制干擾源，都是通過(guò)切斷或是減弱電磁干擾的傳播途徑，進(jìn)行來(lái)降低干擾影響度，一般會(huì)運(yùn)用等電位聯(lián)機(jī)、屏蔽或是保護(hù)隔離以及合理布線(xiàn)等措施來(lái)防止干擾源帶來(lái)較大問(wèn)題，從而有效的開(kāi)展防雷保護(hù)工作。

1.2.2 傳導(dǎo)干擾源分析

對(duì)于傳導(dǎo)干擾的形成主要是因電源線(xiàn)或是信號(hào)線(xiàn)的干擾所引起的，在很多的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中，運(yùn)用電設(shè)備部件而參數(shù)電磁感應(yīng)，會(huì)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)帶來(lái)干擾，而且信號(hào)線(xiàn)也會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象，時(shí)代導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生瞬間電流或是影響線(xiàn)路的現(xiàn)象，甚至還會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)死機(jī)等問(wèn)題，一般的情況是運(yùn)用絕緣電纜或是屏蔽接地的形式來(lái)降低干擾源帶來(lái)的影響。以下就對(duì)因電源線(xiàn)和信息引發(fā)的干擾進(jìn)行分析。

首先，電源線(xiàn)引起的干擾問(wèn)題。這一現(xiàn)象是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)比較常見(jiàn)的現(xiàn)象。對(duì)于這一干擾因兩個(gè)方面形成，一是供電電源系統(tǒng)直接竄入其中，二是供電電源藕合進(jìn)入其中。而對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通常情況下是由電網(wǎng)電源來(lái)進(jìn)行供電，而且對(duì)于電網(wǎng)波動(dòng)、大功率用電設(shè)備的啟停以及交直流傳動(dòng)裝置諧波等現(xiàn)象的出先，都會(huì)由輸電線(xiàn)路傳入電源原邊，這樣會(huì)給控制系統(tǒng)帶來(lái)干擾問(wèn)題。

而輸送電源中所帶來(lái)的干擾，應(yīng)有效的運(yùn)用愷裝電纜來(lái)開(kāi)展抑制，在運(yùn)用動(dòng)力電纜以及信號(hào)電纜分開(kāi)走的形式。而變頻器干擾抑制中，常用的形式就是愛(ài)變頻器加裝隔離變壓器，讓安裝的位置遠(yuǎn)離檢測(cè)開(kāi)關(guān)，走線(xiàn)要運(yùn)用鋼管單獨(dú)安裝，而且變頻器應(yīng)單獨(dú)安裝在指定位置等。

其次，因信號(hào)線(xiàn)引起的干擾問(wèn)題。如果導(dǎo)線(xiàn)有電流經(jīng)過(guò)時(shí)，會(huì)在周?chē)鷰?lái)感應(yīng)磁場(chǎng)，而其會(huì)引起相鄰導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流，而如果在感應(yīng)電流足夠大的情況下，將會(huì)給檢測(cè)開(kāi)關(guān)后級(jí)信號(hào)接收設(shè)備帶來(lái)一定的干擾信號(hào)。對(duì)于與控制系統(tǒng)連接的不同信號(hào)線(xiàn)，會(huì)有外部干擾信號(hào)的侵入現(xiàn)象出現(xiàn)，因而對(duì)引發(fā)控制器邏輯數(shù)據(jù)變化或是動(dòng)作失誤和死機(jī)等問(wèn)題。常見(jiàn)的干擾抑制形式，就是運(yùn)用屏蔽電纜，在將幾條信號(hào)線(xiàn)屏蔽層編成辮狀接地。

1.2.3 在設(shè)計(jì)施工中引發(fā)的干擾問(wèn)題

在開(kāi)展不同的工程設(shè)計(jì)以及施工或是安裝工作當(dāng)中，產(chǎn)生的干擾問(wèn)題是在接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在不合理現(xiàn)象和高頻發(fā)生器控制器設(shè)計(jì)不合理而引起系統(tǒng)混亂等，在設(shè)計(jì)施工中所引發(fā)的干擾有工程技術(shù)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和設(shè)備選型以及操作等因素而產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象，包括開(kāi)關(guān)高功率設(shè)備、接地系統(tǒng)混亂而引起干擾現(xiàn)象。而對(duì)于該類(lèi)型的干擾抑制策略，主要就是應(yīng)在設(shè)計(jì)中進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)，不斷提升整體的技術(shù)含量，以免設(shè)計(jì)施工干擾問(wèn)題給工作帶來(lái)影響。

2 在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中抗干擾設(shè)計(jì)方案和策略

自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)用領(lǐng)域是比較廣泛的，其在各個(gè)領(lǐng)域間的作用也是非常重要的，而對(duì)于工業(yè)事業(yè)發(fā)展中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)也是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此在實(shí)際工作當(dāng)中一定要明確自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要性，并正確的認(rèn)識(shí)到對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的干擾因素，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際情況來(lái)制定完善的抗干擾策略，真正有效的提升工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作效率以及工作水平。

2.1 合理的借助計(jì)算機(jī)軟件來(lái)降低干擾信號(hào)的強(qiáng)度

在工業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中，不同的干擾都是因輻射、傳導(dǎo)、通信信號(hào)等因素而參數(shù)的，對(duì)于這些干擾問(wèn)題影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行和實(shí)際工作的良好開(kāi)展，而自動(dòng)化控制系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域當(dāng)中的部分，因此可以通過(guò)編程來(lái)對(duì)不同的輻射波進(jìn)行分析和研究，進(jìn)而對(duì)這些輻射波進(jìn)行進(jìn)一步的過(guò)濾和分析，也可以進(jìn)行合理的數(shù)字化處理，從而有效的降低干擾信號(hào)的整體強(qiáng)度，從而更好的提升自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾能力以及水平等。

2.2 科學(xué)設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)，真正有效的對(duì)電磁干擾進(jìn)行抵制

在實(shí)際工作當(dāng)中接地系統(tǒng)如果設(shè)計(jì)的不夠合理，那么也很有可能回出現(xiàn)電磁干擾問(wèn)題，如果不能及時(shí)的處理這些干擾，將會(huì)帶來(lái)更加強(qiáng)烈的干擾信號(hào)，因此自動(dòng)化工程師要結(jié)合實(shí)際情況，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)，以此來(lái)降低電磁干擾。如通過(guò)電氣保護(hù)接地或是信號(hào)回路接地等形式，能夠有效的確保在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中降低電磁干擾的出現(xiàn)，從而能夠有效的讓自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行向安全性以及可靠性發(fā)展。

2.3 有效的運(yùn)用控制系統(tǒng)，零部件削除調(diào)頻干擾

在自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中大量的零部件設(shè)備對(duì)整體的干擾也是不可以忽視的，對(duì)于這些零部件設(shè)備來(lái)說(shuō)，也會(huì)在一定程度上產(chǎn)生干擾信號(hào)，會(huì)對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)一定的影響。而對(duì)于自動(dòng)化工程師一定要根據(jù)實(shí)際的要求，科學(xué)有效的選用零部件來(lái)消除調(diào)頻的干擾。如運(yùn)用雙積分型的RC濾波器來(lái)有效的對(duì)高頻干擾進(jìn)行消除，也可以運(yùn)用雙差分輸入型交絞合線(xiàn)或是差動(dòng)放大器來(lái)將共模干擾消除，在必要時(shí)也應(yīng)結(jié)合阻抗匹配形式或是單邊接地以及光電隔離等策略，以此來(lái)提升自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率以及工作水平。

2.4 科學(xué)有效的設(shè)計(jì)敷設(shè)線(xiàn)路來(lái)避免信號(hào)的干擾

敷設(shè)線(xiàn)路的設(shè)計(jì)如果出現(xiàn)不合理現(xiàn)象，將會(huì)帶來(lái)信號(hào)線(xiàn)、通信線(xiàn)等信號(hào)干擾，這對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也會(huì)帶來(lái)一定的干擾，對(duì)于該部分的干擾會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)阻礙。所以一定要對(duì)敷設(shè)線(xiàn)路的設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的優(yōu)化和改善，增強(qiáng)敷設(shè)線(xiàn)路的抗干擾性能。在當(dāng)前很多敷設(shè)線(xiàn)路還是運(yùn)用普通標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的電纜線(xiàn)路來(lái)運(yùn)行，這對(duì)電磁信號(hào)抗干擾工作的開(kāi)展是相當(dāng)不利的，要結(jié)合自動(dòng)化控制票統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，來(lái)對(duì)相應(yīng)的敷設(shè)線(xiàn)路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，重視敷設(shè)信號(hào)類(lèi)型不同點(diǎn)，在選擇相應(yīng)的線(xiàn)路來(lái)開(kāi)展敷設(shè)，對(duì)于模擬信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō)，不要運(yùn)用同一根電纜，以此來(lái)防止出現(xiàn)信號(hào)干擾問(wèn)題。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在工業(yè)事業(yè)當(dāng)中的地位是非常重要的，是促進(jìn)工業(yè)事業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵，因此工業(yè)領(lǐng)域一定要正確的認(rèn)識(shí)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要性，并對(duì)其干擾問(wèn)題進(jìn)行全面分析，為了更好的提升其工作效率和工作質(zhì)量，必須要制定完善的抗干擾體系，以此來(lái)正確工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作效率和質(zhì)量，真正將自動(dòng)化控制系統(tǒng)作用發(fā)揮出來(lái)。

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