電氣工程中自動化設備抗干擾對策

杜浩博

嘉峪關宏晟電熱有限責任公司 甘肅 嘉峪關 735100

從企業生產的角度來說，電氣自動化設備已經成為生產中不可或缺的重要設施。為更好地提高生產效率，改進產品質量，降低生產成本，企業需要提高電氣工程中自動化設備應用的穩定性，加強設備防護，完善散熱系統，選用質量較高的零部件，這樣才能在較短的時間內生產出更多的高質量產品，提高企業的競爭力。在實踐中，電氣自動化設備容易受到多種因素的干擾，作為技術人員，需要認真分析自動化設備在電氣工程中存在的干擾因素，進而采取有針對性的抗干擾手段，確保電氣系統穩定運行。

1 電氣工程中自動化設備的作用

隨著現代科學技術的發展，電氣工程在高新技術領域占據舉足輕重的地位，幾乎涵蓋了所有與電子有關的工程行為。其中，最為典型的案例就是電子通信技術的進步，該技術推動了信息時代的快速發展，讓計算機網絡成為信息時代的中心，使社會生產生活方式發生了巨大變化。

1.1 降低生產成本

在電氣工程領域，自動化設備的應用至關重要，目前已經應用于各行各業中，小到一個電氣開關的設計，大到航天科技的研究，都少不了自動化設備的參與。簡而言之，電氣工程自動化技術就是將自動化技術、智能技術應用于電氣系統當中，讓自動化設備充分發揮作用，降低企業的人力成本和材料損耗，最大程度的幫助企業節省資金投入。在工業、農業、交通運輸業等行業中，自動化技術能夠用設備的自動化控制代替反復的人工勞動，同時還能讓人們從惡劣的工作環境中解脫出來，使企業的生產成本得到降低，生產效率提高[1]。

1.2 實現自動化監測

在電氣工程中，自動化設備不但能夠降低企業的生產成本，還可以對生產線進行自動化監測，第一時間發現生產線中存在的生產問題，構建智能化的管理系統，盡早發現故障、解決故障。例如，在變電站中，自動化設備可以完成變電站的自動化控制和檢測，及時發現變電站運行中的問題，促進電力技術的發展。在配電系統中，電氣自動化技術可以應用到配電自動化的集中控制和局部控制方面，提高配電控制的精準度。當前，一些企業引入工業自動化設備及自動監測報警裝置，能夠有效提高裝置的自動化水平，增強對生產流程的監測[2]。

2 電氣工程中自動化設備運行的主要干擾

2.1 電磁干擾

電磁干擾是指一系列可以中斷、縮短、阻礙通信電子設備運行的電磁能量，會對有用信號進行破壞，是重要的干擾因素。當前，自動化設備在運行中大多都會受到電磁干擾，設備運行的穩定性不足。從類別上來看，電磁干擾可以細分為外部環境電磁干擾、內部電磁干擾。其中，內部電磁干擾的產生原因和自動化設備的結構有關，如果內部各元件的布置不合理，或者內部空間的布局不合理，就會影響自動化設備的運行效果，從而出現內部電磁干擾因素。另外，外部環境中也有可能存在一些電磁干擾因素，這類干擾因素大多源于設備周圍的高壓線、高電流設備等，產生的電磁干擾會直接影響設備運行[3]。

2.2 傳導與輻射干擾

對于電氣工程而言，自動化設備在運行過程中通常還會受到傳導與輻射干擾，屬于交變磁場的干擾，這種干擾因素會造成自動化設備難以穩定運行，形成運行偏差以及其他的故障問題。簡單來說，傳導干擾就是一種通過導電介質造成的干擾，這種干擾是指一個電網絡上的信號耦合到另一個電網絡上。輻射干擾則不需要經過導電介質，這種干擾是通過空間進行傳播的電磁干擾。在自動化系統中，如果電壓和電磁波同時存在，二者就會相互轉化，這需要操作人員加強防范。當前，很多電氣工程中的自動化設備都會受到傳導與輻射干擾，造成電氣工程自動化系統的運行效率大幅度下降，影響設備的性能，需要專業技術人員高度重視起來。

2.3 信號模式干擾

在電氣工程中，自動化設備的運行很容易受到信號模式的干擾，從而影響系統運行，甚至造成設備故障。在實踐中，信號模式干擾可以具體分為兩種情況，分別是共模干擾、差模干擾。其中，共模干擾是指自動化設備運行中地電位發生變化，造成設備難以有序運行，影響設備的運行功能。差模信號干擾出現的原因是互感耦合的存在。例如，在串聯電路中，一旦形成信號源回路，就會出現干擾因素，從而影響自動化設備的運行，產生較多的運行偏差。

2.4 二次回路干擾

二次回路干擾是電氣工程自動化設備運行中的常見干擾因素，一旦電力線路中出現二次回路，就會產生干擾電壓，造成相應的自動化設備難以穩定、可靠運行。例如，在變電所中，二次回路干擾主要包括50Hz干擾、高頻干擾、雷電造成的干擾等。二次回路干擾會造成變電所二次回路上的繼電保護和控制設備遭受損壞，或者影響控制設備動作的準確性。對于自動化設備來說，只有嚴格控制二次回路的幾率，避免電氣工程相關線路設計方面的不合理問題，才能減少異常電壓干擾問題。

2.5 通訊信號干擾

在電氣工程中，自動化設備不是單獨運行的，它需要和智能控制儀表、傳感器、控制器等協調起來，實現輔助運行。在這個過程中，不同設備之間需要完成信號通信，具體可以分為數字信號和模擬信號，傳輸方式分為有線傳輸和無線傳輸。在無線傳輸中，強大的電磁波會對信號傳輸的空間造成擾動影響，一旦電磁波接近無線通信信號頻率，就會干擾無線通信信號，造成嚴重的通訊問題。當前，一些電氣系統在運行過程中沒有對信號電纜做好屏蔽工作，這就會使電纜受到外界電磁場的干擾，出現感應電流，造成信號傳遞失真。

3 干擾因素對自動化系統的影響

3.1 造成設備損傷

在電氣工程中，一些干擾因素會造成設備損傷，給企業造成一定的財產損失。當前，企業當中絕大部分的自動化生產設備包含了執行元件、傳感器、控制器，其中，執行元件包括氣動元件、液壓元件、電氣元件三種類型，每種類型的驅動方式不同、控制媒介不同。傳感器可以分為電容式傳感器、電感式傳感器、光電式傳感器等。控制器除了PLC和機器人之外，還有專業的伺服控制器[4]。一旦自動化設備在系統運行過程中受到干擾因素的影響，就很容易產生故障，出現不正常工作、不按正常運動順序工作的現象。

3.2 影響自動化生產

對于電氣工程而言，干擾因素會直接影響自動化流程，使整個程序出錯，造成自動化生產停滯，影響企業的生產進度。當前，自動化技術已經應用于各個行業、各個領域當中，該技術能夠通過自動化設備操作控制對象，讓控制對象自動朝著預設的目標行進，不需要人工參與。然而，干擾因素會對自動化生產系統造成不利影響。例如，物流企業中已經引入了自動化生產系統，實現了產品質量提升、制造成本降低、物流配送時間縮短的目的，具體的自動化設備包括自動裝卸系統、存儲設備、打包設備、自動化分揀系統、智能揀選等。在自動化設備的運行中，干擾因素會影響自動化生產的效率，甚至還有可能造成自動化生產停滯，給企業帶來巨大的經濟損失。因此，在電氣工程中采取自動化設備抗干擾措施非常重要。

4 電氣工程中自動化設備抗干擾措施

現如今，自動化設備在電氣工程中的應用越來越普遍，對生產生活的影響也越來越廣泛，一旦自動化設備出現故障，就會給企業造成嚴重的損失。因此，技術人員需要加強對自動化設備抗干擾措施的研究，提高設備的抗干擾能力，從而減少故障發生的概率，規避危險因素，預防安全隱患，提高電氣工程的運轉效率。

4.1 優化印制板和電路布局

在研制自動化設備時，優化印制板能夠起到良好的抗干擾作用，對干擾因素進行抑制，技術人員可以通過多層次印制的方式降低干擾。此外，優化電路布局也是電氣工程中自動化設備抗干擾的重要措施，在自動化設備的運轉過程中，良好的電路布局設計可以使設備之間的信號處理得到改善，從而增強設備運行的穩定性、安全性。在實踐當中，技術人員需要按照信號的走向進行布局，科學安排不同功能電路單元的位置，讓電路的整體布局方便后期的信號流通，使信號按照從左到右、從上到下的順序流通，保持一致方向。有些元器件或導線之間存在較高的電位差，這種情況就需要拉開距離，預防短路等故障[5]。為應對電磁干擾，技術人員需要在電路布局中重點關注對電磁感應靈敏的元件以及電磁場較強的元件，拉大元件之間的距離，做好屏蔽措施，使元件位置和相鄰的印制導線交叉，避免強弱信號交錯布置。為抑制熱干擾，技術人員還需要將發熱元件優先布局在利于散熱的位置，減少對相鄰元件的影響。通過優化電路布局的設計方案，電子設備整體的完整性能夠得到提高，自動化設備的運行能夠符合相關要求，達到預期的運行目標。

4.2 改進電源設置

在電氣工程中的自動化設備運行中，抗干擾措施的處理還需要重點關注電源的設置問題，采用性能優良的電源，提高電源的穩定性，防止電源運行不當造成的自動化設備故障。例如，自動化設備在運行過程中可能會受到電源開關的干擾，在這種情況下，技術人員需要對電源的開啟和斷開進行優化設計，最大程度地降低電源開關對自動化設備運行的影響，同時還需要防止電源布線不合理的問題，提高電源的質量。在電源開關的選擇方面，技術人員需要選擇符合安全規范和電磁兼容認證的開關，選用電源適配器廠家的標準電源，根據應用需求選擇保護功能，降低電源開關對自動化設備的干擾。除此之外，在電源線路的設計中，技術人員需要對線路進行優化，結合相關的標準和規范開展線路設計，防止電源線路設計出現偏差，確保電源的運行更加穩定。在實踐當中，防控電源開關干擾還可以使用屏蔽線，將其安裝在恰當位置，以達到良好的防護效果，減少電源開關干擾。

4.3 優化信號傳輸

在電氣工程的信號傳輸中，很多干擾因素都會影響自動化設備的運行，例如，當信號正向傳輸時，電纜的長度和設計的絕緣性會對信號傳輸造成干擾，這就要求技術人員采取必要的措施降低干擾，提高信號傳輸的質量。為達到這一目標，技術人員可以在信號傳輸過程中開發特殊的信號引導通道，抑制外界干擾因素的影響，也可以進行旁路傳輸，使信號傳輸的抗干擾能力得到提高。此外，為提升信號傳輸的安全性，電力系統還可以應用電容濾波器，對傳輸信號進行調整，同時還需要讓信號線和傳輸線之間保持距離，將數字信號和模擬信號分開發送，使信號傳輸更加可靠。

4.4 保護開關電源

在電氣工程中，開關電源是造成設備損耗的重要因素，通過保護開關電源，可以維護自動化設備的正常運轉。在系統運行中，電氣設備在運轉中的電壓是穩定狀態，設備的損害比較小，但開關電源開啟或關閉時會對自動化設備造成較大的影響，如果設備自身的功率較小，開關電源的開啟和關閉還有可能造成設備損壞，對后續工作造成不利影響。在這種情況下，電氣工程師需要加強對開關電源的保護，一方面要優化電路配置，另一方面還需要改進開關網絡電源，使開關網絡電源的配置得到合理規劃，防止連接線之間出現沖突，影響電源的可靠性。在實踐中，電氣工程師可以在電源周圍放置好保護層，提高電源的完整性，減少線路總長，降低附加干擾器對設備的影響，確保設備和開關的連接質量，使開關安全運行。

4.5 應用濾波器

安裝濾波器是提高自動化設備抗干擾能力的重要措施，通過應用濾波器，自動化設備能夠有效應對大量的快速瞬變干擾因素，從而提高自身運行的穩定性和可靠性。在使用濾波器時，濾波器的選擇非常關鍵，技術人員需要對電氣工程中自動化設備的運行狀況進行綜合評估，進而科學選擇適配的濾波器，避免出現型號偏差，結合系統存在的故障問題確定濾波器的最佳工作值，這樣才能讓濾波器在安裝之后發揮理想的抗干擾效果。另外，濾波器自身的性能也是重要的考慮因素，技術人員需要對濾波器的質量和性能進行層層把關，不得使用劣質設備。在濾波器的安裝中，一些自動化設備在運行中容易受到外部環境的影響，例如諧波影響，不利于信號記錄系統的運轉，因此，技術人員還需要確保濾波器的安裝擁有良好的外在條件，這樣才能更好的抵御干擾因素，提高自動化設備運行的可靠性。

4.6 使用屏蔽措施

屏蔽是一種有效的抗干擾手段，從原理上來看，這種方法是指完全封閉電子設備，避免外界電磁對設備造成干擾，促進設備穩定運行[6]。在現實生活中，屏蔽抗干擾的方法已經得到了廣泛應用，電子設備的密封方法多種多樣，需要技術人員結合設備的類型選擇密封方法，在設備的外部增設金屬外殼，運用導電性良好的材料，避免外界能量對設備的入侵。從類別上來看，屏蔽抗干擾措施包括磁屏蔽和電屏蔽，其中，磁屏蔽主要是屏蔽設備運行中產生的磁場效應，電屏蔽則是要抵抗電氣干擾。近些年來，屏蔽抗干擾措施衍生出了很多新方式，包括安裝金屬皮、金屬隔網等，不同的屏蔽方式具有不同的應用優勢，需要技術人員結合實際情況進行選擇，提高抗干擾的效果。

5 結束語

綜上所述，在電氣工程中的自動化設備運行中，電磁干擾、傳導與輻射等干擾因素都會影響設備的正常運轉，這些干擾因素會給企業生產造成不利影響。在這種情況下，技術人員需要不斷采取新型的抗干擾措施，保證電氣工程自動化系統的穩定運行，推動電氣工程自動化設備的健康運轉。在未來電氣工程的發展中，技術人員需要深入研究不同的干擾因素，采用新材料和新方法，確保自動化設備穩定運行。