張紅玲

（阿自倍爾自控工程（上海）有限公司，上海 200083）

干擾對控制系統(tǒng)的影響及避免措施研究

張紅玲

（阿自倍爾自控工程（上海）有限公司，上海 200083）

現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，推動電子計算機技術進入了嶄新的領域。而電子計算機技術的日益普及，使得以計算機為基礎的控制系統(tǒng)逐漸進入各個行業(yè)。當前我國電子計算機控制系統(tǒng)還相對不完善，人們在使用控制系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)了許多的問題，其中控制系統(tǒng)的干擾問題尤為嚴重。對此，本文以干擾對控制系統(tǒng)的影響及避免措施作為研究主題，分析干擾產(chǎn)生的主要途徑，并對避免措施進行了考察，希望能夠為相關部門提供參考。

干擾；控制系統(tǒng)；影響；避免措施

0.前言

當今的社會無疑是一個以電子通信為基礎的信息社會，電子計算機技術在許多領域和行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。事實上，目前的許多工作已經(jīng)用到計算機，其中表現(xiàn)最為突出的當屬以計算機為基礎的控制系統(tǒng)。通過實踐發(fā)現(xiàn)，控制系統(tǒng)能夠大幅度地提升工作的準確度，減少工作的時間，降低成本，為我國經(jīng)濟的發(fā)展做出了突出的貢獻。

但受制于我國電子計算機技術水平較低的情況，控制系統(tǒng)仍然存在不少問題，而干擾問題無疑是這其中最為嚴重的一類問題。一般來說，電子計算機工作的環(huán)境較為復雜，這導致控制系統(tǒng)很容易受到外部環(huán)境的干擾。干擾一旦出現(xiàn)，將會對控制系統(tǒng)的工作效率造成較大的影響，這是相關部門必須重視的問題。

1.干擾產(chǎn)生的主要途徑

1.1靜電產(chǎn)生的干擾

靜電無處不在，暴露在自然環(huán)境中的物體，一般狀態(tài)下會帶有大量的靜電電荷，當靜電電荷出現(xiàn)聚集之時，就會產(chǎn)生規(guī)模較小的靜電電場。一般而言，靜電電場的影響力度不會太大，只會對那些較小的電氣單元產(chǎn)生影響。但是，如果靜電電場中的電荷聚集過多，將會產(chǎn)生較大的能量，這些能量一旦一次性釋放，就很可能對控制系統(tǒng)中的電氣單元造成破壞。所以，靜電干擾是干擾產(chǎn)生的源頭之一。

1.2電源產(chǎn)生的干擾

電源是控制系統(tǒng)不可或缺的關鍵組成，但同時電源對控制系統(tǒng)來說也是一個較大的威脅，威脅的來源在于電源會產(chǎn)生電磁。在設計和制造的時候，工作人員會使用隔離材質將電源與控制系統(tǒng)中的其他電器元件進行隔離，但是受到使用年限和操作技術的影響，電源會逐漸突破隔離，繼而對控制系統(tǒng)造成電磁干擾。電源的電磁能是逐漸累積的，一旦失去隔離，電源累積的電磁能將會對控制系統(tǒng)造成重大干擾。

1.3信號產(chǎn)生的干擾

信號干擾來自電氣感性單元。就實際來看，當電流流經(jīng)感性單元時，會產(chǎn)生電磁場，這種電磁磁場會對控制系統(tǒng)造成干擾。另外，一些來自外部空間的現(xiàn)象，如雷電等，也會對電氣感性單元造成電磁干擾。最后，還需要考慮的一種特殊情況是，控制系統(tǒng)的電壓波動，也會導致系統(tǒng)中感性單元的辨別紊亂，這時感性單元會發(fā)出錯誤的信號對控制系統(tǒng)進行信號干擾。

1.4接地產(chǎn)生的干擾

接地產(chǎn)生的干擾來自接地地點不均形成的環(huán)形電路，當線路長度過長之時，會造成多個這樣的環(huán)形電路。這些電路不僅會造成靜電干擾，還會造成信號干擾，從而對控制系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響。

1.5干擾的影響

就以上談及的干擾來說，它們會對控制系統(tǒng)造成較為嚴重的破壞。來自靜電和電源的干擾將可能破壞控制系統(tǒng)電氣單元，甚至直接導致控制系統(tǒng)癱瘓。而來自信號的干擾會擾亂控制系統(tǒng)的信號收集整理工作，造成控制系統(tǒng)工作出現(xiàn)失誤?？傊蓴_一旦出現(xiàn)，將會對控制系統(tǒng)造成巨大的破壞，使相關行業(yè)遭受損失。

2.避免措施

2.1采取屏蔽及隔離技術

干擾一旦產(chǎn)生，減少其影響的方法無非兩種，隔離與屏蔽，下面便對這兩種方法分別進行介紹：

（1）首先來看隔離。隔離又稱為“遠離技術”，即是把容易受到干擾的電氣單元與干擾源進行隔離。隔離法的優(yōu)點在于效果明顯，并且操作成本較低，因而成為當前最普遍使用的一種防止干擾的手段。

隔離干擾源時，為了避免干擾信號增大的情況，要在較強電流回路上加設獨立的線路，這時尤其要注意這條獨立的線路絕不能和信號線路安裝在一處。并且，要把電流強度不一致的信號線路進行遠離處理，從而減少信號線路之間的彼此影響。最后要注意的一點是，必須區(qū)分強度不同的電壓線路，絕不能使用一條電線相連，這樣做的目的仍然在于降低電路中回路形成的可能性，以確?？刂葡到y(tǒng)不受干擾，能夠正常工作。

（2）再者來看屏蔽。屏蔽也稱為“抑制技術”，其工作原理在于，在干擾源附近安裝屏蔽設施，以減少其干擾的影響。

在現(xiàn)實使用中，工作人員在進行接地工作時，將屏蔽設施埋入地下，可以對電源產(chǎn)生的磁場干擾進行屏蔽。針對那些容易產(chǎn)生干擾的耦合電路，我們可以同時選用同軸電纜及雙絞線，以實現(xiàn)對干擾的屏蔽，甚至達到零干擾的理想狀態(tài)。此外，雙絞屏蔽線的抑制干擾手段也是工作人員的良好選擇。相較前一種屏蔽方法，雙絞屏蔽線具有同軸電纜及雙絞線的雙重作用，不但可以抑制耦合電路的磁場干擾，還可以防止電場干擾對控制系統(tǒng)的影響。所以，使用雙絞屏蔽線抑制耦合電路干擾越來越受到相關部門的青睞。

2.2確保接地線路的正確和可靠

就當前的實際使用情況來看，為了防止干擾和噪聲對控制系統(tǒng)造成的不良影響，許多部門采用接地的方法，以化解干擾和噪聲的破壞。此外，在上文我們探討的屏蔽抑制技術也涉及到了接地法。我們可以推測，假設可以將兩種接地法進行優(yōu)化整合，互取兩種方法的優(yōu)點，就可以大大提升其抗噪抑擾的能力。通過實驗發(fā)現(xiàn)，這種優(yōu)化整合后的接地方法確實效果顯著，但需要對接地時的接地位置進行科學地配屬，以防止地面環(huán)形回路的出現(xiàn)。

上文提到，接地產(chǎn)生的干擾來自接地點不均形成的多個環(huán)形電路。其實，接地產(chǎn)生的干擾的表現(xiàn)形式有多種，如信號線路接地產(chǎn)生的干擾、屏蔽設備接地產(chǎn)生的干擾、不同接地點電壓差異產(chǎn)生的干擾、接地方式錯誤導致的干擾等。

為了防止接地造成的各種干擾，要使用“一點接地法”進行抑制，即把接地電線中的某個點確定為接地點。一點接地法的使用有兩種模式，分別為“并聯(lián)模式”和“串聯(lián)模式”。兩個模式是針對抑制不同干擾而使用的，比如并聯(lián)模式在防止信號干擾上具有較好的效果；而串聯(lián)模式則在抑制噪聲干擾上具有較好的效果，針對這兩種模式要根據(jù)具體的情況來進行選用。

為了更好地確保生產(chǎn)安全和工作人員的生命安全，在進行接地工作時務必確保每一項具體步驟都符合操作規(guī)范。同時，要將整個計算機外設設備（控制系統(tǒng)、金屬機箱、操作平臺等等）進行接地處理，使其插入的電源處于零電位的狀態(tài)，這樣不僅能保障控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，還能夠確保工作人員的生命安全。如果接地工作出現(xiàn)了一絲馬虎，那么控制系統(tǒng)的計算和運作就很可能遭受干擾，導致系統(tǒng)損壞，甚至突然崩潰的情況。最后，工作人員還要注意，控制系統(tǒng)內(nèi)部的電氣單元容易被腐蝕，當發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象時，要及時采取修復措施。

2.3信號電纜的選取

為了避免信號線路產(chǎn)生的干擾，工作人員要選擇那些質量好的、具有屏蔽功能的信號電纜。在選擇信號線電纜時，要注意電纜的絕緣參數(shù)和電阻參數(shù)必須要在控制系統(tǒng)規(guī)定的范圍之內(nèi)。另外，信號線路最好選擇使用雙絞線，這樣不僅可以滿足控制設備的通信需求，又可以對信號干擾進行有效的屏蔽。

2.4抑制電源干擾

要有效抑制控制系統(tǒng)中的電源干擾，關鍵在于使供電系統(tǒng)的電壓趨于穩(wěn)定。從實際情況來看，大部分控制系統(tǒng)的電力來自電網(wǎng)，而電網(wǎng)的電壓往往是不夠穩(wěn)定的。并且，電網(wǎng)還會對其附近的信號線路產(chǎn)生影響，從而加大了干擾的程度。對此，相關部門應當采用不間斷電源作為供電方式，以確保供電電壓的穩(wěn)定，提升供電的安全性，抑制電源干擾的影響。

2.5減少外部環(huán)境產(chǎn)生的干擾

由于控制系統(tǒng)暴露在外部環(huán)境之中，而外部環(huán)境中存在著大量的無線電信號，如無線網(wǎng)絡、手機通信網(wǎng)絡等等，這些無線電信號的存在對于控制系統(tǒng)的正常工作造成了一定程度的影響。對此，要確?？刂葡到y(tǒng)外圍沒有這些無線電信號，或者在控制系統(tǒng)外部增設屏蔽設備。另外，要保持控制系統(tǒng)工作環(huán)境的穩(wěn)定和清潔，以避免靜電干擾的產(chǎn)生。

結語

總之，計算機控制系統(tǒng)在為人們的生產(chǎn)和生活帶來方便的同時，也不可避免地存在著問題。這其中，干擾問題是相關部門和人員必須重視的一點。為了保證控制系統(tǒng)安全、高效地運行，工作人員需要采取必要的防干擾措施，更重要的是從根本上消除干擾源的產(chǎn)生，以確?？刂葡到y(tǒng)的良好運行。

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