鄭天舒

（北京中科大洋科技發(fā)展股份有限公司,北京 100193）

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在我國(guó)的工業(yè)發(fā)展中起到了重要作用，社會(huì)經(jīng)濟(jì)在不斷地發(fā)展，工業(yè)化水平也在不斷的提高。但就從工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在工業(yè)化發(fā)展中的應(yīng)用以及現(xiàn)狀來(lái)看，有不少因素影響著工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的正常運(yùn)作，不僅如此，由于干擾源種類(lèi)多種多樣，抗干擾的工作變得極其復(fù)雜，只有將這些影響因素一一解決，才能讓工業(yè)自動(dòng)化得到更好的發(fā)展。然而，想要將這些問(wèn)題解決，就必須分析并指出其干擾源，并進(jìn)一步地制定出能有效解決問(wèn)題的相應(yīng)措施。

1 工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要的干擾源分析

根據(jù)不同的分類(lèi)方法，能夠?qū)⒏蓴_源進(jìn)行劃分，包括技術(shù)性干擾源、寬頻干擾源、窄頻干擾源、輻射性干擾源、導(dǎo)體性干擾源、連續(xù)性干擾源等等。在此對(duì)一些主要的常見(jiàn)的干擾源進(jìn)行詳盡的分析。

1.1 輻射干擾源

輻射干擾是指射頻設(shè)備、雷電以及高頻感應(yīng)的相關(guān)設(shè)備還有電弧電路等等對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的干擾。就此類(lèi)干擾源來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有辦法可以對(duì)其進(jìn)行抑制，為了減少其影響，主要是通過(guò)切斷或者是減弱電磁干擾傳播的途徑。具體的措施如：使用等電位的聯(lián)機(jī)、屏蔽、保護(hù)隔離以及合理分布線(xiàn)路和裝設(shè)防雷裝置等等，通過(guò)這些措施實(shí)現(xiàn)全方位防雷保護(hù)措施。

1.2 傳導(dǎo)干擾源

傳導(dǎo)干擾主要有兩種，由電源線(xiàn)引入的干擾和由信號(hào)線(xiàn)引入的干擾。

1.2.1 通過(guò)電源線(xiàn)引入的干擾

通過(guò)電源線(xiàn)引入的干擾是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較為常見(jiàn)的一種。這類(lèi)干擾主要是有兩個(gè)方面的來(lái)源，一是直接通過(guò)供電電源系統(tǒng)竄入控制系統(tǒng)中，二是通過(guò)供電電源的耦合而進(jìn)入控制系統(tǒng)。由于常見(jiàn)的控制系統(tǒng)是由電網(wǎng)的電源進(jìn)行供電的，許多因素會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)造成影響和干擾，例如電網(wǎng)的波動(dòng)、大功率用電設(shè)備的開(kāi)啟或停止、電網(wǎng)短路的暫態(tài)沖擊等等都會(huì)通過(guò)輸電電源線(xiàn)路傳送，對(duì)控制系統(tǒng)帶來(lái)一定的影響。對(duì)在輸送的過(guò)程中產(chǎn)生的干擾來(lái)說(shuō)，可以使用鎧裝電纜對(duì)其進(jìn)行抑制，并將動(dòng)力電纜與信號(hào)電纜進(jìn)行分離。對(duì)變頻器產(chǎn)生的干擾來(lái)說(shuō)，通常是對(duì)變頻器加裝一個(gè)隔離變壓器、并保證安裝的位置能夠盡量的和檢測(cè)開(kāi)關(guān)保持距離，其走線(xiàn)應(yīng)盡量使用鋼管單獨(dú)的穿并將變頻器單獨(dú)安裝到鐵皮箱內(nèi)，使其對(duì)外部屏蔽等等。

1.2.2 通過(guò)信號(hào)線(xiàn)引入的干擾

當(dāng)一根導(dǎo)線(xiàn)中有電流流過(guò)，在其周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)磁場(chǎng)能夠引起其相鄰的導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流，若這個(gè)感應(yīng)電流增大到一定的值時(shí)，就會(huì)對(duì)檢測(cè)開(kāi)關(guān)后級(jí)接收信號(hào)的設(shè)備產(chǎn)生干擾和影響。由于線(xiàn)路中總是有電流流過(guò)的，所以和控制系統(tǒng)相連接的各種信號(hào)線(xiàn)中都會(huì)受到外部信號(hào)對(duì)其的干擾，從而導(dǎo)致控制器的邏輯數(shù)據(jù)發(fā)生變化、錯(cuò)誤動(dòng)作或是死機(jī)。最常用的抑制信號(hào)線(xiàn)引入的干擾信號(hào)的方法就是選用屏蔽電纜，并可以把數(shù)條信號(hào)線(xiàn)上的屏蔽層編程辮子狀并接地。

1.3 設(shè)計(jì)施工中產(chǎn)生的干擾源

在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中所產(chǎn)生的干擾主要是在工程技術(shù)的設(shè)計(jì)、安裝以及調(diào)試和設(shè)備的型號(hào)、操作等等因素所造成的，例如，在實(shí)際的操作中，開(kāi)關(guān)高功率設(shè)備或是高頻發(fā)生器以及控制器之間的空間距離不夠，或是接地的系統(tǒng)較為混亂造成的干擾。對(duì)于這一類(lèi)干擾，主要的抑制措施是設(shè)計(jì)出合理的接地系統(tǒng)。

2 相應(yīng)的抗干擾措施

為了實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)能夠在工業(yè)電磁的環(huán)境中減少或是避免內(nèi)部外部的電磁信號(hào)干擾，必須能夠在進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中采取合理有效的抗干擾措施。在抗干擾措施實(shí)施的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)遵循抑制干擾源、能夠切斷或是減弱電磁干擾傳播的途徑等原則。

2.1 電源隔離及電源線(xiàn)路的抗干擾

在電源的設(shè)計(jì)中，特別是在應(yīng)用一些大功率期間以及變頻器的場(chǎng)合中，應(yīng)該重視對(duì)電源的隔離以及在電源線(xiàn)路上實(shí)施合理的抗干擾措施。例如對(duì)于PLC邏輯控制器的電源，可以在其輸入端加裝隔離變壓器，可以在其初級(jí)繞組以及次級(jí)繞組分別加裝屏蔽層，屏蔽層可以靠接地，二次側(cè)接線(xiàn)可以采用雙絞線(xiàn)等等方法。

2.2 軟件設(shè)計(jì)方式抗干擾

通過(guò)軟件設(shè)計(jì)的方式來(lái)減少干擾是抗干擾措施中十分重要的一項(xiàng)。具體操作是在計(jì)算機(jī)相關(guān)程序中，合理應(yīng)用中位值濾波法以及慣性濾波法、平均值濾波法還有限幅平均的濾波法等等方法。通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，實(shí)現(xiàn)降低干擾信號(hào)強(qiáng)度的目的，能夠有效的對(duì)輸入信號(hào)的可靠性有一定的提升。

2.3 管線(xiàn)設(shè)計(jì)方式抗干擾

管線(xiàn)設(shè)計(jì)即指合理的設(shè)計(jì)信號(hào)線(xiàn)、電源線(xiàn)以及通信線(xiàn)路管道，選擇適當(dāng)?shù)碾娎|并正確的進(jìn)行敷設(shè)，在選用信號(hào)電纜的過(guò)程中，也應(yīng)充分考慮實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性等以及抗干擾性。就目前來(lái)說(shuō)，普遍使用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的電纜。在進(jìn)行敷設(shè)信號(hào)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意類(lèi)別不同的信號(hào)應(yīng)有不同的電纜進(jìn)行傳輸，信號(hào)電纜應(yīng)當(dāng)按照其傳輸?shù)男盘?hào)類(lèi)型的不同來(lái)進(jìn)行分層的敷設(shè)，模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)不能共用同一根電纜。信號(hào)線(xiàn)的電纜杜絕接頭的現(xiàn)象發(fā)生，要用完整的電纜。信號(hào)線(xiàn)電纜應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離感性負(fù)載例如大功率的電動(dòng)機(jī)等等。

2.4 合理設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)

合理的設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)是抗干擾的一個(gè)有效措施。正確合理的接地設(shè)計(jì)不僅能夠抑制電磁干擾，也能夠抑制設(shè)備對(duì)外發(fā)出干擾信號(hào)；然而，錯(cuò)誤的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠引入較強(qiáng)的干擾信號(hào)，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)作。在對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格地將工作接地和保護(hù)接地兩者區(qū)分開(kāi)來(lái)。

2.5 合理選擇器件

在對(duì)期間進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)所選的電子產(chǎn)品所具有的基本特性來(lái)進(jìn)行選擇。為了降低茶末干擾，可以在傳輸過(guò)程中使用電流信號(hào)來(lái)替換電腦呀信號(hào)，利用雙積分型的RC以及AD濾波器來(lái)消除高頻的干擾。若設(shè)備是以雙差分的輸入型的絞合線(xiàn)以及差動(dòng)放大器來(lái)作為主要器材，為了能夠使信號(hào)線(xiàn)路上的共模抑制比得到一定程度的提升，那么應(yīng)該結(jié)合阻抗匹配，其中包含了屏蔽地線(xiàn)、單邊接地以及光電隔離等等措施，這樣就可以消除共模干擾。

2.6 保障施工現(xiàn)場(chǎng)的工作順利開(kāi)展

由于在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際的操作和施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)的條件是較為復(fù)雜的，在施工過(guò)程中必須由經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的指揮以及監(jiān)督。施工人員必須能夠按照設(shè)計(jì)中提出的要求進(jìn)行施工，應(yīng)當(dāng)重視接地線(xiàn)以及強(qiáng)點(diǎn)弱點(diǎn)之間的安全距離。在施工完畢以后，必須有條理，按步驟進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等。

3 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)的發(fā)展推動(dòng)了國(guó)家經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)的發(fā)展，是未來(lái)發(fā)展規(guī)劃中重要的組成部分，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在目前得到了廣泛的應(yīng)用，取得了較大的發(fā)展，然而，在其運(yùn)作的過(guò)程中依然存在著許多的干擾因素。應(yīng)當(dāng)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程中的抗干擾措施加以重視，應(yīng)當(dāng)在電源、軟件、管線(xiàn)等方面的設(shè)計(jì)上加強(qiáng)完善，選擇合適的器件、重視現(xiàn)場(chǎng)施工中的工作質(zhì)量，促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化朝著更好的方向不斷發(fā)展和前進(jìn)。

[1]李衛(wèi)民.發(fā)射臺(tái)播出控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)分析[J].科技傳播,2010(17).

[2]李世發(fā).基于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾措施的研究[J].硅谷,2011(13).

[3]田雪民.試析工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾措施[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào),2013(13).

[4]李建平.基于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾措施研究[J].信息通信,2013(09).

[5]蘇文德.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)分析[J].電子世界,2014(08).