電氣自動化設備應用中干擾和屏蔽研究

李航

摘要：電氣自動化設備在實際應用中表現出較大的優勢，也因此得到了許多企業的認可，當前此類設備應用變得越來越廣泛，但是也由于電氣自動化設備具有高精度特點，在實際運行中一旦受到外界因素干擾，并可能對其運行控制造成影響，尤其是隨著使用時間延長，這種受干擾現象表現得較為嚴重。基于此，本文主要結合實際案例，探討電氣自動化設備在運行中受到干擾的原因，并提出對應的屏蔽措施。

關鍵詞：電氣自動化設備;干擾原因;屏蔽措施

電氣自動化設備有著高精度、高效率、高準確度的特點，在企業的生產中應用十分廣泛。為了確保生產的順利進行，作為設備維修部門應及時維修維護設備，使故障設備盡快恢復正常是每個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。設備的抗干擾問題，具有偶發、隱蔽、無規律等特點，嚴重影響了設備的穩定性，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際指導價值，下文主要以三個較為常見的維修案例來展開分析：

案例1：某數控車床，在實際加工生產中存在加工尺寸量變大、變小的異常情況，產生的最大差距達到2mm左右，并且數控車床沒有出現任何故障信息提示，對數控機床正常加工生產造成較大的干擾和影響。經對現場綜合考察和分析之后，懷疑此現象可能由于電氣控制系統受到干擾引起。于是對設備外殼和電氣柜接地屏蔽線進行檢查，從中發現線路存在破損的情況。

案例2：一臺立式加工中心，在執行程序加工過程中，出現了“X 軸過電流”報警停機。檢查X軸機械，手盤絲杠負載很小;監測設備外部供電，情況也正常;用同型號伺服驅動器替換，發現故障依然存在。經仔細檢查發現，是X軸的信號絕緣老化，導致同一線槽內的強電線路對其產生了干擾。更換信號線，故障消除。進一步優化，將強電和信號線分開鋪設，并增加定期檢查。

案例3：一臺進口的熱壓成型設備，在未執行加熱程序時，計算機顯示熱油溫度劇烈波動（比如，常溫20℃，偶爾會跳變到100℃左右）。發生此現象時，檢查熱油站，熱油溫度

數顯表數值穩定，監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。經過深入分析及觀察各部分狀態，確認這是干擾造成的，檢查設備接地良好，最終確認是熱油站的I/O模塊老化，嘗試根據信號大小增設濾波電容，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，無法形成對外部強磁干擾的有效屏蔽，受這些信號干擾之后，便可能出現信號異常。

（2）施工不規范：設備的布線，不能因節約成本而犧牲穩定性，對于信號種類、用途不同，強電會對弱電信號產生影響，如果信號線纜的屏蔽效果變差，隱患就會發生，另外，不能將兩者共地[3]。

（3）元件及線纜老化。設備使用過程中，某些元器件或線纜，由于設計布局、頻繁使用、選型品質、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

基于上述案例的實際情況來看，三個案例都是因為受到外部信號的干擾引起，設備元件、線路在長時間運行過程中出現破損、老化等情況，無法形成對這些信號的屏蔽。根據該原因，在實際維修中，主要可以采取以下一些措施：

3.1 加強對信號線的檢查

在對信號線進行布置的時候，嚴禁多條信號線糾纏在一起進行布置，這種布置方式較容易造成信號線之間的相互干擾。同時，在設備應用的過程中，應注意對信號線絕緣狀況做定期檢查，如果發現存在破損、老化等現象，應當及時對之做出更換，以此能夠避免信號線之間的相互干擾。此外，在設計的過程中，應堅持以下一些線路布設方式：（1）對不同信號的電纜進行布設時，通常應采用分層鋪設的方式，避免電纜信號之間產生相互干擾;（2）對傳輸相同信息化的電纜，也應當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控制;（3）控制高頻信號干擾。如果現場存在大功率電機開關，其在開關過程中可能產生此類信號，從而形成對系統的干擾，為此通常應在線路上安裝變壓器，以削弱其產生干擾影響[4]。

3.2 扭絞與屏蔽

信號導線的扭絞即“屏蔽雙絞線”，扭絞替代平行，可達到抑制磁場干擾的效果。屏蔽即采取金屬導體隔絕元件、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，可以采取導磁性能優越（如鐵、鎳等）的導體實現屏蔽措施。做好設備接地[5]。

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

4 結語

“干擾”對電氣自動化設備帶來的危害，嚴重影響著設備的“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，可以促使我們的設備少“生病”。同時，應高度重視干擾問題，最終減少電氣自動化設備應用中的干擾和屏蔽。

參考文獻：

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

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

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

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

[5]郜士祥.電氣自動化技術在設備可靠性方面的應用研究[J].時代農機，2018，45（07）：239-240.