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        探析自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)

        2018-10-21 09:37:40陳小春
        大東方 2018年9期
        關(guān)鍵詞:自動(dòng)化控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)

        摘 要:隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷提升和經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快,我國自動(dòng)化控制模式已經(jīng)逐步在現(xiàn)代工業(yè)的制造生產(chǎn)中得到推廣,并為工業(yè)發(fā)展做出了極大的貢獻(xiàn)。與此同時(shí),在工業(yè)生產(chǎn)過程中,自動(dòng)化控制系統(tǒng)不可避免地遇到了一些問題和困境,這些問題阻礙了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的進(jìn)步,并給工業(yè)生產(chǎn)帶來了負(fù)面的影響。本文就目前自動(dòng)化控制系統(tǒng)中一些常見的干擾因素進(jìn)行了剖析,闡述其原因,并提出相關(guān)的針對性解決措施。

        關(guān)鍵詞:自動(dòng)化控制系統(tǒng);抗干擾;設(shè)計(jì)

        隨著近些年來的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,其在我國的工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展過程中開始發(fā)揮其獨(dú)有的能力和作用,促進(jìn)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的同時(shí),反過來受到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn),使工業(yè)化的水平得以不斷提升。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行中,其容易受到不同類型干擾源的影響,從而使得自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)作受到阻礙。因而如何將這些干擾因素合理地解決,正是抗干擾工作的核心問題,只有探究和剖析干擾源及其成因,并據(jù)此提出相應(yīng)的解決措施,才能促進(jìn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)步發(fā)展。

        一、影響自動(dòng)化控制系統(tǒng)的幾大常見干擾源

        自動(dòng)化控制系統(tǒng)是我國生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分,尤其對于工業(yè)等行業(yè)而言,其生產(chǎn)的效率等直接同自動(dòng)化控制系統(tǒng)息息相關(guān)。從當(dāng)前的情況來看,在許多情形下,自動(dòng)化控制系統(tǒng)均會(huì)受到干擾,如下探究幾種常見的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的干擾源。

        (1)來自電源的干擾

        在生產(chǎn)活動(dòng)中,經(jīng)由電源線引致的干擾是最為常見的一種干擾。這種類型的干擾主要通過兩種途徑進(jìn)行干擾。其一,直接經(jīng)由供電電源系統(tǒng)竄入控制系統(tǒng),其二,在供電電源進(jìn)行耦合的過程中進(jìn)入自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行干擾。一般而言,自動(dòng)化控制系統(tǒng)是使用電網(wǎng)的電源來進(jìn)行供電的,因而在這一過程中多種因素均會(huì)對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾和影響。比如,大功率用電設(shè)施的啟用或終止、電網(wǎng)的波動(dòng)、由于電網(wǎng)短路時(shí)形成的暫態(tài)沖擊等,這些情形下,其通過輸電電源線路進(jìn)行傳輸,即會(huì)對控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。對于輸送過程中產(chǎn)生的干擾而言,針對性地,可以利用鎧裝電纜來進(jìn)行抗干擾。將信號(hào)電纜同動(dòng)力電纜進(jìn)行分離來達(dá)到目的。對于變頻器產(chǎn)生的對自動(dòng)化控制系統(tǒng)的干擾而言,要對變頻器進(jìn)行隔離變壓器的加裝,同時(shí)要使檢測開關(guān)同安裝位置保有充分的安全距離,對于其走線而言,在條件允許情況下,要利用鋼管獨(dú)立穿線,并將變頻器獨(dú)立安置于鐵皮箱中,目的是使其能夠?qū)ν獠科帘巍?/p>

        (2)來自信號(hào)線的干擾

        當(dāng)導(dǎo)線中電流經(jīng)過時(shí),其周遭會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場,其會(huì)導(dǎo)致相鄰導(dǎo)線產(chǎn)生感應(yīng)電流,當(dāng)感應(yīng)電流達(dá)到一定的值,就會(huì)對自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾和影響。由于電流在信號(hào)線中的流動(dòng)是不可避免的,因而同系統(tǒng)相連的各種信號(hào)線都有可能受到外部信號(hào)對其的干擾,從而導(dǎo)致自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)生邏輯數(shù)據(jù)的破壞和死機(jī)。

        (3)來自輻射的干擾

        輻射干擾指的是射頻設(shè)備、雷電或各種頻率較高的感應(yīng)設(shè)備、電弧電路等對自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾。這種類型的干擾很大程度上是無法進(jìn)行抑制的,因而要通過減少其發(fā)生的幾率來進(jìn)行抗干擾,主要通過切斷其傳播途徑等方式來進(jìn)行操作。

        (4)來自傳導(dǎo)裝置的干擾

        通過傳導(dǎo)的方式進(jìn)行干擾有兩種主要方式,第一種,通過電源線引入干擾;第二種,通過信號(hào)線引入干擾。這兩種干擾方式下,又存在一些其他次要的傳導(dǎo)干擾,在此不一一列舉。

        二、自動(dòng)化控制系統(tǒng)抗干擾相關(guān)措施

        (1)進(jìn)行接地系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)

        在對上述等干擾源的調(diào)查研究下,發(fā)現(xiàn)在對接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)上若不能合理設(shè)計(jì),則容易產(chǎn)生電磁干擾的情況,基于這種現(xiàn)狀的存在,需要對接地系統(tǒng)進(jìn)行合理完善地設(shè)計(jì),從而達(dá)到抑制電磁干擾的目的,同時(shí),合理設(shè)計(jì)接地設(shè)備可以對外方的干擾信號(hào)同樣產(chǎn)生抑制作用。從反面來講,若接地設(shè)備設(shè)計(jì)不合理,則不僅不會(huì)對干擾源產(chǎn)生抑制,反而由于其自身問題而導(dǎo)致更多的對自動(dòng)化控制系統(tǒng)的干擾,進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)作受到影響。

        (2)進(jìn)行管線的合理設(shè)計(jì)

        進(jìn)行管線合理設(shè)計(jì)指的是合理設(shè)計(jì)信號(hào)線、電源線包括通信線路管道。對于電纜選擇上,挑選正確電纜,合理進(jìn)行敷設(shè),考慮信號(hào)電纜的選擇時(shí),從實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、抗干擾性方面進(jìn)行選擇。從目前看,選擇標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的電纜一般而言較為合理。此外,敷設(shè)信號(hào)時(shí),要對不同類型的信號(hào)進(jìn)行區(qū)別的傳輸,信號(hào)電纜要根據(jù)不同類型的傳輸信號(hào)進(jìn)行不同層次敷設(shè),比如對模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的不同敷設(shè)。此外,要防止信號(hào)電纜接頭,使用完整的電纜進(jìn)行作業(yè)。

        (3)利用軟件設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)抗干擾

        在自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中,受到諸如輻射、傳導(dǎo)、信號(hào)等各種方面的影響而出現(xiàn)干擾的現(xiàn)象,需要針對其進(jìn)行抗干擾的研究。其中,利用軟件設(shè)計(jì)的方式達(dá)到抗干擾的目的是較為有利的。利用軟件設(shè)計(jì),通過計(jì)算機(jī)環(huán)境進(jìn)行運(yùn)算,對不同程序的不同步驟、類型等進(jìn)行過濾分析,使用諸如濾波法等對不同參數(shù)值進(jìn)行分析和解析,從而達(dá)到信號(hào)數(shù)字化處理的目的,從而對干擾源進(jìn)行抑制和強(qiáng)度的削減,從而通過科技提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾能力。

        (4)保障生產(chǎn)活動(dòng)現(xiàn)場工作的順利開展

        在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)過程中,由于諸如人為操作等的影響,容易對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,因而在生產(chǎn)活動(dòng)開展的現(xiàn)場,需要有專業(yè)的、擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行監(jiān)督指導(dǎo),從事生產(chǎn)的人員需要按照設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行操作和作業(yè),對一些容易產(chǎn)生干擾的部分進(jìn)行重視,比如對于接地線和強(qiáng)點(diǎn)、弱點(diǎn)之間的安全距離等的重視。從生產(chǎn)活動(dòng)的實(shí)際開展中對干擾源進(jìn)行抑制也是抗干擾活動(dòng)較為重要的一環(huán)。

        (5)合理選擇器件

        選擇器件過程中,要按照生產(chǎn)所需的設(shè)備特性進(jìn)行選擇。比如利用雙積分型AD濾波和RC濾波器進(jìn)行高頻干擾的消除。再如為能夠更好降低茶末干擾,在傳輸過程中,要利用電流信號(hào)對電腦信號(hào)進(jìn)行替換等。

        綜上所述,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科技的進(jìn)步下,自動(dòng)化控制系統(tǒng)也將更加迅速地發(fā)展,并對我國的社會(huì)發(fā)展起到促進(jìn)作用。對于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中存在的干擾源,對其進(jìn)行查明和研究,并據(jù)此進(jìn)行抑制和削減,從而促進(jìn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的正常運(yùn)作,為其發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]李榮華.色心晶體微弱信號(hào)測試抗干擾技術(shù)的研究[J].華僑大學(xué)學(xué)報(bào),2014(03).

        [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).

        作者簡介:

        陳小春(1976-),性別:女,民族:漢,籍貫:浙江,當(dāng)前職務(wù):設(shè)計(jì)員,當(dāng)前職稱:工程師,學(xué)歷:碩士,研究方向:工程技術(shù)方面。

        (作者單位:貴州航天控制技術(shù)有限公司)

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