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        儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)干擾與抗干擾的分析研究

        2017-05-30 08:24:59畢曉峰
        科技尚品 2017年4期
        關(guān)鍵詞:干擾因素分析研究

        畢曉峰

        摘 要:自動(dòng)化儀表是由若干自動(dòng)化電子元件構(gòu)成的自動(dòng)化技術(shù)工具,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制中具有廣泛的應(yīng)用,其工作的穩(wěn)定性對(duì)于生產(chǎn)工藝技術(shù)的控制至關(guān)重要,直接影響到現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。自動(dòng)化儀表是一種“信息機(jī)器”,其自動(dòng)控制過(guò)程的實(shí)質(zhì)就是電信號(hào)輸入、轉(zhuǎn)化和輸出的過(guò)程。由于在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中,儀表控制系統(tǒng)的工作環(huán)境比較復(fù)雜,運(yùn)行中可能會(huì)受到各種干擾因素的影響,繼而使得儀表的測(cè)量乃至自動(dòng)控制過(guò)程出現(xiàn)偏差。因此,我們必須要對(duì)儀表運(yùn)行的干擾因素進(jìn)行分析,并采取有效的抗干擾措施,才能確保自動(dòng)化儀表的可靠運(yùn)行。

        關(guān)鍵詞:儀表自動(dòng)控制系統(tǒng);干擾因素;抗干擾措施;分析研究

        隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等逐漸應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和儀表控制領(lǐng)域,形成的儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)也極大地提高了儀表控制的準(zhǔn)確性,推動(dòng)了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和信息化發(fā)展。但是在儀表自動(dòng)化水平提高的同時(shí),儀表控制系統(tǒng)也越來(lái)越復(fù)雜,再加上工業(yè)生產(chǎn)中復(fù)雜、惡劣的工作環(huán)境,使得儀表控制系統(tǒng)在工作中經(jīng)常會(huì)受到許多干擾因素的影響。不僅會(huì)影響到儀表測(cè)量和信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性,嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致儀表的損壞。經(jīng)過(guò)對(duì)儀表自動(dòng)控制的研究,我認(rèn)為工業(yè)生產(chǎn)中干擾因素主要有電磁干擾、機(jī)械干擾、溫度濕度干擾和內(nèi)部干擾等幾種。我們?cè)诠ぷ髦幸欢ㄒ獙?duì)各種干擾因素高度重視,認(rèn)真分析并采取相應(yīng)的抗干擾措施,才能確保儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

        1 自動(dòng)控制儀表干擾來(lái)源的分析

        1.1 電磁干擾

        儀表控制信號(hào)為電信號(hào),因此很多儀表儀器經(jīng)常會(huì)受到周邊環(huán)境中電磁信號(hào)和無(wú)線電波的干擾,生產(chǎn)中較為常見(jiàn)的就是對(duì)講機(jī)電波信號(hào)對(duì)儀表設(shè)備和控制柜的干擾,會(huì)造成了儀表數(shù)據(jù)的異常。周圍環(huán)境中存在電磁干擾,會(huì)使一些設(shè)備在工作中會(huì)出現(xiàn)電磁畸變、電感耦合等情況。電磁干擾看不見(jiàn)、摸不到,但是它對(duì)儀表設(shè)備的干擾是確確實(shí)實(shí)存在的,不僅會(huì)影響到儀表的準(zhǔn)確性,嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致控制儀表的損壞,電磁感應(yīng)對(duì)儀表設(shè)備的干擾不容忽視。

        1.2 機(jī)械干擾

        機(jī)械干擾主要是指對(duì)儀表的沖擊、振動(dòng)等。機(jī)械干擾會(huì)造成儀表設(shè)備物理結(jié)構(gòu)的損壞,使儀表及其信號(hào)傳輸線路等發(fā)生松動(dòng)、變形和損壞等問(wèn)題。機(jī)械干擾對(duì)儀表設(shè)備的破壞是最為直接的,一方面會(huì)影響到控制儀表結(jié)構(gòu)的完整性和工作的穩(wěn)定性,嚴(yán)重的還會(huì)對(duì)儀表的使用功能造成難以修復(fù)的破壞。因此,工作人員在操作過(guò)程中應(yīng)該細(xì)心處理,盡量避免和降低人為因素和環(huán)境因素帶來(lái)的機(jī)械干擾的發(fā)生。

        1.3 溫度和濕度干擾

        自動(dòng)化儀表屬于精密電子設(shè)備,因此對(duì)于環(huán)境中溫度和濕度的干擾自然也是非常敏感的。在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下,溫度和濕度的變化要比一般環(huán)境要高,變化要頻繁,這種情況下則必然會(huì)使控制儀表受到干擾影響??刂苾x表長(zhǎng)期處于高溫度、高濕度的環(huán)境下工作,不僅容易使儀表外殼以及內(nèi)部元器件生銹、老化,并且還會(huì)直接影響和損害到儀表內(nèi)部的電容、電阻,繼而影響儀表的正常運(yùn)行,甚至使儀表設(shè)備無(wú)法使用,提前報(bào)廢。

        1.4 內(nèi)部干擾

        以上幾種都屬于外部干擾因素,除此以外,還有一些內(nèi)部干擾因素,比如控制儀表在工作運(yùn)行的過(guò)程中,內(nèi)部元器件產(chǎn)生的變壓器噪音、元器件本體噪音等等。這些干擾因素雖然容易被人們所忽視,但都會(huì)對(duì)控制儀表的工作穩(wěn)定性產(chǎn)生干擾。

        2 自動(dòng)控制儀表的抗干擾措施研究

        2.1 對(duì)電磁干擾信號(hào)進(jìn)行屏蔽處理

        信號(hào)干擾是很難完全消除的,所以只能采取屏蔽信號(hào)的辦法使干擾得到控制和減少。屏蔽保護(hù)處理的原理就是通過(guò)屏蔽將正常信號(hào)和干擾信號(hào)分隔開(kāi),使兩信號(hào)互不影響,從而降低干擾信號(hào)對(duì)正常信號(hào)的干擾影響,確保儀表正常信號(hào)的良好穩(wěn)定傳輸。屏蔽設(shè)備主要包括電路元件、電路盒子、信號(hào)線等,使用金屬導(dǎo)體把這些被屏蔽對(duì)象包圍起來(lái),可以起到抑制電流性噪聲藕合的作用。由于正常信號(hào)和干擾信號(hào)在電流性噪音超聲的耦合現(xiàn)象上是不同的,因而該方法可以有針對(duì)性地屏蔽部分信號(hào),從而起到抑制干擾和磁屏蔽的作用。對(duì)于實(shí)際工作中的靜電感應(yīng),可通過(guò)屏蔽電纜的辦法予以解決。

        2.2 物理方式隔離

        物理隔離是一種最簡(jiǎn)單實(shí)用的抗干擾方式,并且二次影響最小。在實(shí)際的操作過(guò)程中主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn):一是要確保絕緣材料可靠的質(zhì)量和良好的絕緣效果,能夠有效防止設(shè)備和線路漏電;二是要合理鋪設(shè)絕緣電路,不要使線路發(fā)生覆蓋和纏繞,同時(shí)在鋪設(shè)中注意將不同類型和規(guī)格的線路分開(kāi);三是要避免電流感應(yīng)的發(fā)生,將信號(hào)較弱的電路使用短線進(jìn)行連接,信號(hào)較強(qiáng)的電路使用長(zhǎng)線進(jìn)行連接,以防止電位差的產(chǎn)生。

        2.3 接地保護(hù)

        接地保護(hù)是最常用的一種抗干擾和保護(hù)方式,在保護(hù)儀表設(shè)備和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí),還可以保護(hù)工作人員的人身安全。接地處理的主要方式是在金屬部分連接出一個(gè)導(dǎo)線,并將其與大地相連,如此當(dāng)設(shè)備儀器發(fā)生短路時(shí),短路電流就會(huì)不經(jīng)設(shè)備而直接進(jìn)入大地,從而起到保護(hù)設(shè)備的作用。接地保護(hù)可以有效減弱干擾信號(hào),避免產(chǎn)生共模和抑制差模,起到保護(hù)儀表系統(tǒng)的作用。

        2.4 平衡抑制

        電路具有平衡關(guān)系,平衡抑制就是通過(guò)合理利用電路平衡關(guān)系產(chǎn)生電位差,并使其與干擾信號(hào)相互抵消,從而達(dá)到抑制干擾的目的。在實(shí)際的操作中,平衡抑制對(duì)于減少干擾具有非常明顯的作用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]葛新權(quán).對(duì)提高熱工控制儀表抗干擾能力的研討[J].黑龍江科學(xué),2013,(11):51.

        [2]劉芳芳,黃會(huì)雄.電子設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)方法研究[J].電子測(cè)試,2007,(z1):99-102.

        [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):198.

        (作者單位:河鋼集團(tuán)邯鋼自動(dòng)化部)

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