電氣自動化設(shè)備應(yīng)用中干擾和屏蔽研究

李航

摘要：電氣自動化設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢，也因此得到了許多企業(yè)的認(rèn)可，當(dāng)前此類設(shè)備應(yīng)用變得越來越廣泛，但是也由于電氣自動化設(shè)備具有高精度特點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)行中一旦受到外界因素干擾，并可能對其運(yùn)行控制造成影響，尤其是隨著使用時(shí)間延長，這種受干擾現(xiàn)象表現(xiàn)得較為嚴(yán)重。基于此，本文主要結(jié)合實(shí)際案例，探討電氣自動化設(shè)備在運(yùn)行中受到干擾的原因，并提出對應(yīng)的屏蔽措施。

關(guān)鍵詞：電氣自動化設(shè)備;干擾原因;屏蔽措施

電氣自動化設(shè)備有著高精度、高效率、高準(zhǔn)確度的特點(diǎn)，在企業(yè)的生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。為了確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行，作為設(shè)備維修部門應(yīng)及時(shí)維修維護(hù)設(shè)備，使故障設(shè)備盡快恢復(fù)正常是每個(gè)維修人員都向往的美好愿望，這就對維修人員的技能水平有著很高的要求。設(shè)備的抗干擾問題，具有偶發(fā)、隱蔽、無規(guī)律等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了設(shè)備的穩(wěn)定性，必須引起重視[1]。

1 維修案例分析

為確保本次研究更具有針對性和實(shí)際指導(dǎo)價(jià)值，下文主要以三個(gè)較為常見的維修案例來展開分析：

案例1：某數(shù)控車床，在實(shí)際加工生產(chǎn)中存在加工尺寸量變大、變小的異常情況，產(chǎn)生的最大差距達(dá)到2mm左右，并且數(shù)控車床沒有出現(xiàn)任何故障信息提示，對數(shù)控機(jī)床正常加工生產(chǎn)造成較大的干擾和影響。經(jīng)對現(xiàn)場綜合考察和分析之后，懷疑此現(xiàn)象可能由于電氣控制系統(tǒng)受到干擾引起。于是對設(shè)備外殼和電氣柜接地屏蔽線進(jìn)行檢查，從中發(fā)現(xiàn)線路存在破損的情況。

案例2：一臺立式加工中心，在執(zhí)行程序加工過程中，出現(xiàn)了“X 軸過電流”報(bào)警停機(jī)。檢查X軸機(jī)械，手盤絲杠負(fù)載很小;監(jiān)測設(shè)備外部供電，情況也正常;用同型號伺服驅(qū)動器替換，發(fā)現(xiàn)故障依然存在。經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，是X軸的信號絕緣老化，導(dǎo)致同一線槽內(nèi)的強(qiáng)電線路對其產(chǎn)生了干擾。更換信號線，故障消除。進(jìn)一步優(yōu)化，將強(qiáng)電和信號線分開鋪設(shè)，并增加定期檢查。

案例3：一臺進(jìn)口的熱壓成型設(shè)備，在未執(zhí)行加熱程序時(shí)，計(jì)算機(jī)顯示熱油溫度劇烈波動（比如，常溫20℃，偶爾會跳變到100℃左右）。發(fā)生此現(xiàn)象時(shí)，檢查熱油站，熱油溫度

數(shù)顯表數(shù)值穩(wěn)定，監(jiān)測熱電偶輸出信號也正常。更換熱油站到控制柜的信號線纜，并無改善。因此，懷疑電柜的接收端PLC模塊抗干擾能力下降，更換同品牌型號的模塊后，問題依然存在。經(jīng)過深入分析及觀察各部分狀態(tài)，確認(rèn)這是干擾造成的，檢查設(shè)備接地良好，最終確認(rèn)是熱油站的I/O模塊老化，嘗試根據(jù)信號大小增設(shè)濾波電容，最終問題解決[2]。

2 造成干擾的原因

（1）信號在傳輸過程中受到干擾：由于接地屏蔽線路存在破損的情況，無法形成對外部強(qiáng)磁干擾的有效屏蔽，受這些信號干擾之后，便可能出現(xiàn)信號異常。

（2）施工不規(guī)范：設(shè)備的布線，不能因節(jié)約成本而犧牲穩(wěn)定性，對于信號種類、用途不同，強(qiáng)電會對弱電信號產(chǎn)生影響，如果信號線纜的屏蔽效果變差，隱患就會發(fā)生，另外，不能將兩者共地[3]。

（3）元件及線纜老化。設(shè)備使用過程中，某些元器件或線纜，由于設(shè)計(jì)布局、頻繁使用、選型品質(zhì)、散熱不好等多因素造成其加劇老化，引起干擾。

3 屏蔽干擾的措施

基于上述案例的實(shí)際情況來看，三個(gè)案例都是因?yàn)槭艿酵獠啃盘柕母蓴_引起，設(shè)備元件、線路在長時(shí)間運(yùn)行過程中出現(xiàn)破損、老化等情況，無法形成對這些信號的屏蔽。根據(jù)該原因，在實(shí)際維修中，主要可以采取以下一些措施：

3.1 加強(qiáng)對信號線的檢查

在對信號線進(jìn)行布置的時(shí)候，嚴(yán)禁多條信號線糾纏在一起進(jìn)行布置，這種布置方式較容易造成信號線之間的相互干擾。同時(shí)，在設(shè)備應(yīng)用的過程中，應(yīng)注意對信號線絕緣狀況做定期檢查，如果發(fā)現(xiàn)存在破損、老化等現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對之做出更換，以此能夠避免信號線之間的相互干擾。此外，在設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)堅(jiān)持以下一些線路布設(shè)方式：（1）對不同信號的電纜進(jìn)行布設(shè)時(shí)，通常應(yīng)采用分層鋪設(shè)的方式，避免電纜信號之間產(chǎn)生相互干擾;（2）對傳輸相同信息化的電纜，也應(yīng)當(dāng)盡可能避免線路過于密集或糾纏在一起，這不利于對信號的精準(zhǔn)控制;（3）控制高頻信號干擾。如果現(xiàn)場存在大功率電機(jī)開關(guān)，其在開關(guān)過程中可能產(chǎn)生此類信號，從而形成對系統(tǒng)的干擾，為此通常應(yīng)在線路上安裝變壓器，以削弱其產(chǎn)生干擾影響[4]。

3.2 扭絞與屏蔽

信號導(dǎo)線的扭絞即“屏蔽雙絞線”，扭絞替代平行，可達(dá)到抑制磁場干擾的效果。屏蔽即采取金屬導(dǎo)體隔絕元件、組合件以及信號線。屏蔽可以很好得抑制多線纜分布電容性耦合噪聲干擾。常用的方法是通過屏蔽雙絞線連接模擬信號，通常情況下，不但電噪聲會干擾信號，而且強(qiáng)交變磁場也會干擾信號。因此，不但需要考慮電屏蔽，而且需要考慮磁屏蔽，可以采取導(dǎo)磁性能優(yōu)越（如鐵、鎳等）的導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)屏蔽措施。做好設(shè)備接地[5]。

對于設(shè)備接地，其主要包括兩方面作用：一方面，在信號、供電電源進(jìn)入設(shè)備后或其自身發(fā)生故障時(shí)，可以將超負(fù)荷的電流導(dǎo)入大地;另一方面，接地系統(tǒng)可以提供屏蔽層給設(shè)備，進(jìn)而隔絕電子噪聲干擾，同時(shí)，可以提供參考零電位給全部系統(tǒng)。

4 結(jié)語

“干擾”對電氣自動化設(shè)備帶來的危害，嚴(yán)重影響著設(shè)備的“健康”，通過良好的屏蔽措施，可以避免或減少干擾帶來的不良影響，可以促使我們的設(shè)備少“生病”。同時(shí)，應(yīng)高度重視干擾問題，最終減少電氣自動化設(shè)備應(yīng)用中的干擾和屏蔽。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸曉昌.電氣自動化設(shè)備可靠性的提升措施[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（08）：190.

[2]李明.電氣自動化設(shè)備應(yīng)用中干擾和屏蔽研究[J].中國設(shè)備工程，2020（06）：166-167.

[3]魯恩典.電氣工程中自動化設(shè)備常見干擾因素及防治措施[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2019（21）：193.

[4]黃傳玉.電氣自動化控制設(shè)備可靠性現(xiàn)狀與措施研究[J].工程技術(shù)研究，2019，4（09）：115+119.

[5]郜士祥.電氣自動化技術(shù)在設(shè)備可靠性方面的應(yīng)用研究[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2018，45（07）：239-240.