自動化儀表干擾原因及抗干擾策略的研究

景海林

摘要：科學技術的發展促進我國電子自動化技術的發展，這也促進了自動化儀表在冶金行業中的使用。本文通過對自動化儀表技術的描述，分析了自動化儀表的干擾原因，并提出了自動化儀表抗干擾的策略及方法。

關鍵詞：自動化儀表、干擾原因、抗干擾、策略

科學技術的發展促進我國電子自動化技術的發展，也促進了自動化儀表在冶金行業中的使用。自動化儀表具有一定的穩定性和可靠性，這個特點對冶金業的健康發展、安全生產和質量提升有重要的影響，同時關系到企業的經濟效益。在實際生產的過程中，因為自動化儀表工作的環境比較復雜，一旦外界出現了干擾的因素將造成儀表準確率下降或失效，因此，為了降低外界環境和自身因素的干擾，應該重視自動化儀表可靠性的設計。本文主要從自動化儀表技術出發，分析了自動化儀表干擾出現的原因。同時詳細闡述抵抗自動化儀表干擾的重要措施。

一：自動化儀表概述

自動化儀表作為自動化設備的核心部件，由顯示器、變送器以及傳感器組成，主要有溫度、壓力、流量、液位、過程性自動化儀表等。自動化儀表是具有報警、控制、記錄以及顯示等功能的多功能設備，可稱為自動化設備的“五官”。抗干擾是指防止因信號發生畸變而產生影響設備運行的因素，由于鋼廠環境的影響，儀表面臨的最大問題就是干擾，使得鋼廠自動化儀表存在測量誤差，影響了儀表的準確度。隨著我國信息技術水平的提高，很大程度上促進了自動化儀表的發展，對自動化儀表抗干擾的研究也取得了較大的成果。但不可否認的是，我國鋼廠自動化儀表抗干擾能力依然存在一些問題，而如何提高自動化儀表的抗干擾能力也成為了研究部門亟待解決的問題。

二：對自動化儀表技術的評價

自動化儀表具有一定的功能，如測量、報警、控制、記錄、顯示等。使用領域有壓力、溫度、流量和過程控制等。在具體的冶金作業中，溫度儀表的核心部分有熱電偶和熱電阻等。其中的電偶有不同的種類，如防爆熱電偶、多點熱電偶和耐磨熱電偶等。壓力儀表的主要功能是對冶金過程中的壓力進行測量，在冶金行業中使用的自動儀表主要有以下幾種：環保儀表、壓力儀表和電工儀表等。

三：自動化儀表干擾原因分析

冶金自動化儀表的應用，大大提升了生產效率和自控能力，自動化控制儀表具有自動編程的能力，簡化了儀表控制電路，提高了自控效果，同時在使用中具有記憶功能，進行算數和邏輯運算，達到數據處理效果，更好的解決生產問題，為生產提供可靠保障。但是，在生產過程中，難免會受到外部信號的干擾，導致自動化儀表信號傳輸不好，引起精度誤差或誤報警等，使控制程序出現偏差或故障。外部干擾出現測量誤差，損壞儀表內部結構，甚至導致生產過程中斷，造成數據丟失或安全事故，這也是國產儀表和進口儀表在可靠性方面最大差距。所以，及時處理分析各類自動化儀表干擾情況十分必要，必須采取有效的措施，從而充分發揮智能化儀表的可靠使用，提高生產安全性。

第一，漏電電阻和供電線路的互相干擾，不僅影響儀表的使用精確度，同時影響效率。此外，受到電磁感應影響的話將造成自動化儀表出現故障，對測量的精度造成影響。不僅出現質量問題，同時影響冶金的效率。

第二，自動化儀表在傳輸的過程中容易受到周圍電場和磁場干擾的影響，因此，在儀表設計過程中，技術人員應充分考慮此類影響，采取一定的屏蔽措施，進行相關的實驗檢測，降低這種干擾源的對設備的影響，為自動化儀表在生產使用過程中的可靠性奠定基礎。

三：自動化儀表抗干擾策略及方法

1.采用屏蔽技術避免干擾

一般可以采用屏蔽管對自動化儀表進行隔離，減輕電磁干擾影響，可以將金屬導線和電纜穿接在同一個屏蔽管中，減少干擾的情況，采用較好的屏蔽技術措施，能夠解決電磁干擾情況，提升自動化儀表的性能，實現自動控制和管理，達到較好的效果，另外，提高國產儀器儀表核心關鍵零部件的設計制造工藝水平，對標國際行業標桿，也已經成為國內儀器儀表制造業面臨的嚴峻現實。

2.重視對各種儀器設備的合理的使用

屏蔽器能夠降低電源和線路輻射的影響，降低干擾。此外，在自動化儀表中設置濾波器，也能夠降低電磁干擾。絕緣材料的使用也是很好的抗干擾形式，在儀器和放大器中使用絕緣材料能夠實現兩者之間距離的增加，不僅提高儀表的運行效率，同時還能促進生產的安全性。磁力耦合器的使用也能夠在一定程度上消除磁場效應，降低干擾問題的出現。

3.加強對智能化技術的應用

智能化技術對自動化儀表的影響可從兩方面分析，首先工業生產現場的自動化儀表增加大量的執行器、傳感器和數字化通信接口，大大提高數據的安全性和可靠性;另外嵌入式技術將微型芯片技術嵌入到自動化儀表中，使自動化儀表的處理能力得到較大改觀[3]。隨著智能化技術的不斷發展，以Intel的80X86系列、Motorola的68000系列、8051內核系列為代表的傳統自動化儀表處理器逐步被32位RISC處理器所代替，32位RISC處理器具有低功耗、高性能等優點，可以較好的迎合現代化工業生產對自動化儀表的要求。嵌入式操作系統具有代碼少、硬實時、搶先多任務等功能，并能夠使網絡協議、圖形得到擴展。因此采用嵌入式操作系統可實現將越來越復雜的程序得到合理安排，縮短開發周期，降低開發難度。

4.橫向干擾和縱向干擾的消除

首先，工人在處理化學儀器的水平干擾時，可以使用屏蔽和過濾的方法。所謂屏蔽方法就是利用屏蔽設備，對干擾信號進行屏蔽。這種化學儀器的磁電阻相對較小。當信號被屏蔽時，外部交變電磁場不影響電纜的導體，因此不影響化學儀器的值。所謂濾波方法就是在化學儀器上安裝濾波電路，以抵抗外界干擾信號的入侵。安裝濾波電路后，工人可以使用二次儀表輸入進一步截取信號。其次，在處理化工儀器的垂直干擾時，工作人員可以采用隔離法和接地法。隔離方法是對化學設備進行隔離。化學儀器被封裝在一個盒子里，使它與外界相對隔絕，然后用放大器來消除干擾。為了提高消除干擾的質量，可以在儀器和放大器之間放置絕緣材料，以避免水平干擾。所謂接地方法，就是在化工儀器接地時，根據實際情況增加點和長度。一般情況下，如果干擾信號強，需延長接地的長度，增加接地點的數量。如果干擾信號較弱，應減小接地長度和連接。

5.利用各種儀器設備解決干擾問題

屏蔽器的使用可以防止電源和線路的電磁輻射，規避干擾，在自動化儀表系統中設置濾波器，可以消除電磁干擾，恢復儀表測量和控制能力，實現自我管理能力。另外，將絕緣材料放在儀表和放大器之間，增加兩者的距離，提高儀表運行效率，更好控制生產過程;利用磁力耦合器，消除磁場效應，都是解決電磁干擾的有效措施。

結束語：

儀器儀表在使用中經常受到外部干擾，各種干擾總是并行發生，導致生產過程受到影響。為此應該在儀表的設計開發時采取綜合性的預防和控制措施，減少干擾源的出現、增加抗干擾儀器設備的使用、提高儀表核心功能零部件的制造工藝水平等，都會對儀表的可靠性使用起到保駕護航的作用。同時合理的抗干擾措施能夠提升自動化儀表的運行質量，保證各行各業生產設備的安全可靠運行，為高質量發展起到不可估量的作用。

參考文獻：

[1]陳靖元，王瑞東等.控制系統電纜的屏蔽[J].石油化工自動化，2012（10）：44-55.

[2]沈莉.煤礦用傳感器開關電源電磁干擾抑制方法研究[J].低碳世界，2018（11）：88-89.

[3]閆旭.儀器儀表的可靠性分析及抗干擾設計[J].中國高新技術企業，2017（10）：25-26.