工業自動化控制系統的抗干擾措施分析與研究

萬青

【摘 要】隨著工業技術的不斷成熟，工業自動化控制系統在工業領域中應用越來越廣泛。在工業自動化應用中會受到很多因素的影響，這些干擾因素會嚴重影響工業自動化控制系統的正常運行。文章對工業自動化控制系統的抗干擾措施進行了分析和研究，可以有效地提升工業自動化控制系統的抗干擾能力。

【關鍵詞】工業自動化控制系統;抗干擾措施;分析與研究

【中圖分類號】TP273 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）04-0101-02

在工業生產中會應用大量的控制設備及電路系統，這樣就會形成較為復雜的電磁環境，使正常的工作信號受到干擾，導致工作信息收集缺乏精準性、數據采集偏大等問題。為了提升系統的整體穩定性，有必要探究提升設備的整體性能的有效手段，進而為工業生產的順利進行奠定基礎。

1 工業自動化控制系統干擾來源與分類

在工業自動化控制系統中會出現不同程度的干擾，其主要有控制系統內部干擾、干擾感應模型等，常見的干擾源如下。

1.1 控制系統內部干擾

控制系統內部電子設備造成的干擾是不同元器件中產生的輻射造成的，這種輻射量雖然較小，但是在載體額定的狀況之下會影響自動控制系統的穩定運行。

（1）系統接線造成的干擾。自動控制系統要通過各種線路接入電源信號，自動化控制系統接線會給系統造成不同程度的干擾與影響。

（2）信息連接誘發的干擾。自動控制系統可以分析、發出信息，是一體化的系統。自動控制系統通過復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出現不同的干擾信號，導致系統出現信息傳送錯誤等問題。在一般狀況下，信號線會受到外部電磁輻射的影響。

1.2 干擾感應模型

在工業生產中，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。因為存在的位置不同，在系統內外均會形成不同的干擾源。干擾變量會受到一些敏感設備的影響，產生耦合性因素，造成一系列的電磁活動，出現相對分散的振幅及頻率性影響，不同程度地影響工業自動化設備的正常運行。

在實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產生的電磁場耦合等，無論何種方式的耦合都會對系統造成嚴重的影響。

1.3 常見干擾源

根據不同的標準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性干擾源兩種類型。而綜合頻率可以分為寬頻、窄頻、導體、電源、輻射及有序、無序等不同類型的干擾源。在工業生產中，主要產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生的。

1.3.1 輻射干擾

受到雷電、電路及高頻感應裝置等相關空間設備的影響產生的空間輻射問題，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。可以通過科學規劃線路、合理裝設防雷裝置等進行預防，避免輻射干擾對工業自動化設備的影響。

1.3.2 傳導性干擾

此類干擾主要是由線路誘發的，多數為電源線干擾。出現此種問題主要是供電電源系統竄入，并與供電電源耦合進入造成的。在一般狀況之下，通過電網電源供電，一些大型的設備在啟動及關閉的時候會誘發電磁感應問題，這些問題會直接影響供電電源，進而對控制系統造成干擾。

同時，由信號線造成的干擾是較為嚴重的。信號在流通電流的過程中會產生電磁感應，如果在其周邊存在導線，就會出現瞬時感應電流。在感應電流達到特定數值的時候就會影響信號接收。多數信號線在運行中會對周邊的線路產生影響，造成控制器出現不同程度的變化，嚴重的甚至會造成死機等問題。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，達到降低干擾的效果。

1.3.3 設計施工誘發的干擾

在工業生產中，因為是按生產需求進行建筑施工，在施工中會因人為因素、工程技術性設計及安裝、操作等行為而誘發干擾。例如，接地系統設計缺乏合理性就會造成系統干擾性問題，設備高頻發生器出現距離控制設計不合理的問題也會誘發干擾問題，等等。此種類型的干擾主要是通過優化接地系統設計和提升施工技術手段進行控制。

2 工業自動化控制系統的抗干擾措施分析與研究

現代工業生產中會應用各種電路系統，因此電路環境相對復雜，不同的干擾問題形成耦合進入控制系統中，就會損害控制系統。為了保障工業控制系統的穩定性，降低電氣干擾產生的不良影響，工業人員在設計及維護管理中要通過合理的方式強化控制，降低電磁干擾產生的不良影響。對此，在設計過程中要探究合理的對策與手段，根據具體的情況，合理地在工業自動化控制系統中應用抗干擾措施。

2.1 應用屏蔽措施，減少輻射影響

綜合電磁學原理及金屬特性，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行，也避免了設備在運行中出現電磁輻射干擾。同時，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

為了減少電源對自動化控制系統產生的干擾，在實踐中要綜合市場中不同電源的特征、容量及型號等因素，對其進行系統化的選擇與應用。在應用中要分析變壓器的電源及自動控制系統中儀表的供電電源應用方式，進而達到提升自動化控制系統整體抗干擾能力的目的。

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

為了合理控制電網故障等因素而誘發的自動控制系統電壓失穩問題，就要合理地應用不間斷的電源設備，達到穩定系統電壓、提升系統整體穩定性的效果。

2.3 補充

通常，優化接地系統主要應用直接接地、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，結合控制系統裝置在運行中的特征優勢，選擇適宜的接地模式與手段。在常規狀況之下，主要應用直接接地的方式進行控制。在布局集中的系統中，主要應用并聯接地的模式進行處理。不同設備中的接地線要單獨接入地極。對于自動控制系統布局比較為分散的，可以應用串聯一點的方式進行接地處理。在串聯一點接地模式中，要將不同設計標的接地點連接到大直徑的母線上，將其接入地極中。常規狀況之下，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，同時接地線的電阻要在2 Ω以內，地極與建筑物之間的距離要控制在10～15 m的間距中。

在進行信號線的接地處理中，要做好屏蔽層的接地控制與處理。如果信號源接地，則屏蔽層的信號就要與信號一側的地極連接;如果信號源中沒有接地，則屏蔽層就要與控制系統一側的地極連接。

2.4 電纜的鋪設

在進行電纜鋪設中，我們用不同的電纜同時進行電源與信號的傳遞，要應用不同的電纜分別傳遞不同的信號信息，電纜要根據信號傳輸的具體類型進行分層鋪設，進而避免信號線路及電力線路過近而誘發的電磁干擾問題。

2.5 系統抗干擾措施的設置

電磁波在人們的生活中廣泛存在，在工業生產中為了提升系統的自動控制能力，就要提升其整體的抗干擾能力。系統設計及開發人員要通過專業的軟件進行設計研究，增強整體性能和抗干擾能力。可以通過數字濾波及工頻采樣軟件進行控制，消除存在的周期性電磁干擾問題;通過軟件標志位設計提升整體性能，校正參考點電位，避免電位漂移造成的干擾性問題，也可以通過自動糾錯軟件進行處理，在系統出現錯誤的時候，可及時排除錯誤，保障系統的穩定運行。

3 結語

工業自動化控制系統在運行過程中會受到各種干擾源的影響，為了提升系統的整體性能，就要綜合工作環境及控制系統的規劃進行系統化設計，對其進行反復調試安裝，合理地控制干擾問題，進而保障工業自動化系統的穩定、安全運行，降低各種安全隱患，提升我國工業化水平。

參 考 文 獻

[1]劉思源.淺談工業自動化控制系統的抗干擾技術[J].內蒙古科技與經濟，2018（3）.

[2]楊明瑞.自動化控制系統的抗干擾設計方式分析與研究[J].山東工業技術，2018（3）.

[3]張東明.儀表自動控制系統干擾與抗干擾的分析研究[J].內燃機與配件，2018（8）.

[責任編輯：陳澤琦]