趙紀壘

（山東魯碧建材有限公司，山東 濟南 271103）

0 引言

干擾屬于自動設備在運行過程中較為常見的影響因素之一，其有可能導致數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)錯誤，也有可能引發(fā)一系列執(zhí)行問題。為確保自動化儀表在工業(yè)生產(chǎn)中能夠維持可靠應用效果，需要針對其主要抗干擾策略進行深入研究，明確相關應用方案，為未來采取自動化發(fā)展措施提供有利條件。

1 自動化儀表基礎概念簡析

自動化儀表，其實就是由幾個自動化部件組成的具有某種自動執(zhí)行內(nèi)部指令或接收任務的功能性顯示表，如圖1所示。通常情況下，此類儀表具有測量數(shù)據(jù)狀態(tài)、顯示信息內(nèi)容、記錄變化趨勢、控制固定開關以及發(fā)送報警等基礎功能，可以在獨立條件下完成數(shù)據(jù)整合處理任務。從其實際結構層次進行分析，自動化儀表是一個單獨的系統(tǒng)，它屬于應用框架下的子系統(tǒng)模塊，能夠對重要信息進行收集與處理，對于貫徹落實自動化理念具有重要的意義。通過合理應用自動化儀表，可以有效降低工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控人力需求，而且能提升數(shù)據(jù)的準確性和可控性，是未來建設與革新的必然趨勢。常見自動化儀表主要由顯示裝置、變送裝置、傳感裝置等組成，其需要根據(jù)實際任務標準，安裝溫度、壓力、物料、流量等功能性信息收集模塊[1]。溫度信息收集主要采用熱電偶、熱電阻等方式進行處理，在部分情況下還需要加入防爆、多點、耐磨等特殊電偶，以確保信息能夠得到正常收集。除此之外，信息收集還需要應用基式調節(jié)器、超聲波電容、靜壓浮力等特殊用途模塊，以確保自動化儀表任務能夠高效率完成。在工廠環(huán)境下，自動化儀表需要符合環(huán)保、電氣標準，避免出現(xiàn)應用負面問題，確保工業(yè)生產(chǎn)活動能夠正常進行。

圖1 某自動化儀表

2 自動化儀表常見干擾因素分析

2.1 靜電干擾問題

在自動化儀表工作環(huán)境內(nèi)，靜電是不可避免的干擾因素之一。各種設備、儀表、線路在使用過程中會產(chǎn)生靜電問題，根據(jù)條件不同與環(huán)境狀態(tài)差異，強度也會有所變化。通常情況下，靜電干擾主要以電磁感應、電輻射為主。這些因素會對自動化儀表造成影響，嚴重影響其內(nèi)部數(shù)據(jù)處理精確度或信息收發(fā)可靠性[2]。例如，部分大型機械化設備在運轉的一瞬間需要大量的電能，這些電能會在電磁感應或輻射影響下，產(chǎn)生靜電問題，最終對儀表內(nèi)部元件造成影響，極端情況下可能會導致儀表損壞。此外，靜電干擾最有可能導致儀表出現(xiàn)測量誤差和判斷誤差，不利于傳感可靠性提升，同時也有可能導致其他負面問題，屬于有待解決的關鍵干擾因素。

2.2 耦合干擾問題

在自動化儀表所處的環(huán)境中，生產(chǎn)設備均需要用電力維持運轉。但是，由于設備應用時間逐漸延長，內(nèi)部元件絕緣層老化很可能會引起線路不良接觸，從而產(chǎn)生電氣耦合問題。此類問題會造成較為強烈的干擾，最終導致不良安全事故出現(xiàn)。此外，電路還有可能出現(xiàn)電導耦合干擾，容易引發(fā)自動化儀表數(shù)據(jù)不準確、內(nèi)部元件擊穿等情況發(fā)生，不利于后續(xù)正常應用。因此，需要重視設備的例行檢修工作，并針對內(nèi)部元件與絕緣層進行定期檢查，及時發(fā)現(xiàn)電導耦合問題，使負面影響能夠得到充分控制。

2.3 EMI干擾問題

EMI即電磁干擾，其屬于影響自動化設備或儀表運行的重要原因。常規(guī)情況下，工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中存在大量應用元件，包括設備、電線、變壓裝置、通信線路等，這些元件均會產(chǎn)生電磁輻射，進而對自動化儀表造成干擾。部分強度較高的電磁波還會損壞儀表內(nèi)部元件，造成嚴重故障問題，甚至引發(fā)安全事故。因此需要重視EMI干擾問題，確保其能夠通過抗干擾措施得到有效解決。

2.4 其他干擾問題

除以上常見干擾因素外，自動化儀表應用場景還經(jīng)常存在接觸電阻、電壓波動等問題，均會導致其受到不可忽視的影響。因此，需要結合實際情況條件，分析自動化儀表需要采取的主要抗干擾措施，并通過引進先進技術、加強管理力度等方式，提高整體管控效果，確保自動化儀表能夠得到正常應用，維持長期、穩(wěn)定運行。

3 自動化儀表需要應用的抗干擾措施研究

3.1 組件抗干擾

3.1.1 PCB

自動化儀表屬于一種應用設備，其內(nèi)部存在PCB元件，即電路板，如圖2所示。電路板核心功能就是把所有的元件都連接起來，進而實現(xiàn)協(xié)作執(zhí)行目標，具有規(guī)范與整合應用的特征。從經(jīng)濟層面分析， PCB的設計往往會考慮空間條件，因此傾向于縮小化和統(tǒng)一化，對于干擾問題的抵抗能力較弱。因此，為確保自動化儀表能夠正常應用，需要在設計PCB時注意兩個方面的問題。首先，應當將 PCB中的元件相互分隔，按照最佳規(guī)劃標準進行排列，使同一組元件得到集中。這種設計方式能夠保證不同元件之間不會產(chǎn)生相互干擾，有利于提高自動化儀表抗干擾性能。常規(guī)條件下，可以將電壓和電源進行分組，然后按照數(shù)字、電流、模擬面積等方式完成重新進行分組，盡量將相關元件集中在固定區(qū)域。其次，應當提高印刷電路與板材厚度。若其厚度未達到基礎標準，便有可能導致地線和電路之間的電阻出現(xiàn)變化，引發(fā)電勢和電壓波動，最終造成干擾問題。因此，需要適當提高厚度，確?？垢蓴_性能達到最佳標準，保證儀表維持正常運行狀態(tài)。

圖2 某自動化儀表PCB

3.1.2 信道處理

自動化儀表需要通過適當途徑傳輸相關信息，若信道處理不當，便會削弱實際抗干擾效果。因此，需要結合實際情況條件，調整信道處理方式，確保抗干擾性能可以達到最佳級別。實踐工作中，應當在已知信號頻段的情況下，采用濾波方法削減環(huán)境干擾產(chǎn)生的噪聲，提高抗干擾性能。同時，還可以加入低通濾波器，使噪聲能夠得到充分識別，強化抗干擾級別。除此之外，信道處理還可以通過在光耦合組件中設計絕緣模組，并按照適當?shù)姆椒?，將信息裝置和傳送裝置相結合，使數(shù)據(jù)能夠轉變?yōu)楣庑盘栃问剑行П苊夤参稽c和電子信號之間產(chǎn)生的干擾問題，從而實現(xiàn)抗干擾目標。

3.1.3 單片機

通常情況下，自動化儀表需要基于單片機系統(tǒng)進行構建。其可以分為兩種，即模擬和數(shù)字。在部分條件下，線性耦合可能會形成單一信號通道，從而引起干擾問題，影響儀表精確性。因此，在采用抗干擾處理技術的過程中，應當針對單片機進行科學設計與規(guī)劃，使其內(nèi)部元件能夠實現(xiàn)理想隔離目標，并結合電源特性部署相關程序。通過科學設置儀表供電，根據(jù)條件選擇集中或分散方式，能夠有效提高儀表抗干擾性能，有利于將其維持在最佳頻率，強化整體工作穩(wěn)定性。

3.1.4 DAC

DAC即模擬數(shù)字轉化裝置，其在工作過程中若環(huán)境中存在較大的干擾噪聲，信號穩(wěn)定性就會下降，容易導致準確性問題出現(xiàn)。因此，需要采取有效抗干擾技術，針對工業(yè)生產(chǎn)特殊環(huán)境進行規(guī)劃。常見干擾原因包括引線電感、設備溫度等諸多因素，因此可以在高頻共模干擾條件下，采取屏蔽措施消除不良影響，實現(xiàn)抗干擾目標[3]。除此之外，還可以應用浮地技術，切斷絕緣地電流以實現(xiàn)降低共模電流的目標，從而提高其抗干擾性能。通過將傳感器進行集成化處理，能夠有效削減來自線路的干擾，有利于強化系統(tǒng)抗干擾性能。部分環(huán)境條件下存在的低頻干擾問題，則可以通過將DAC同步采樣頻率設定為干擾頻率的整數(shù)倍抵消半波正、負干擾的方式實現(xiàn)抗干擾效果。

3.1.5 傳感模塊

自動化儀表在應用過程中，需要針對多種基礎參數(shù)進行檢測。不同參數(shù)采用的檢測方法也不同，因此傳感模塊具有較高的復雜性特征。通過結合實際情況條件，判斷可能出現(xiàn)的干擾因素，包括溫度、濕度、灰塵、積熱、寒冷等問題，可以設計直接抗干擾措施，使傳感模塊可靠性得到顯著提升，盡可能降低受到意外干擾的概率，實現(xiàn)理想應用目標。

3.1.6 供電部分

自動化儀表供電部分具有較為關鍵的影響作用，因此需要采取有效抗干擾技術，確保其能夠維持正確運行狀態(tài)。通常情況下，電源線濾波器的主要功能就是控制30 MHz以下噪聲干擾。但是，脈沖對諧波的干擾往往會高達數(shù)百兆赫茲，所以電源端口濾波器無法實現(xiàn)理想抗干擾效果。為解決此問題，可以在儀表電源中增加群脈沖干擾抑制器，通過應用其高頻噪聲吸收功能，實現(xiàn)抗干擾目標。同時，此類裝置還可以將低頻干擾信號反射到信號源，有利于進一步控制干擾問題。除此之外，可以將直流電源與數(shù)字電路相分離，并盡可能減小數(shù)字電路的 DC供電的內(nèi)部電阻，從而將數(shù)字信號對模擬電路的影響減到最低，提高抗干擾效果。條件允許的情況下，也可以采用隔離供電方案，使供電線路強干擾問題得到有效解決。在實踐流程中，若需要將電源與元件相隔離，則應當采用直流變頻器或CD轉換器，以實現(xiàn)最佳抗干擾效果。

3.2 抗干擾管理措施

3.2.1 應用點檢方案

許多自動化儀表受到的干擾問題或在使用中出現(xiàn)的故障都能被及早發(fā)現(xiàn)和處理，能夠顯著降低對工業(yè)生產(chǎn)流程的負面影響，提高整體應用可靠性。因此，需要應用點檢方案，通過規(guī)劃相關活動細節(jié)，使操作人員能夠在緊密協(xié)作條件下，展開認真檢測流程。點檢方案主要針對自動化儀表內(nèi)部進行分析，通過對比關鍵數(shù)據(jù)信息與運作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)存在的干擾問題并采取有效措施進行處理。在發(fā)現(xiàn)干擾問題后，相關人員應立即匯報故障，并通過技術研討方式，解決干擾問題[4]。為確保點檢活動能夠正常進行，應當保證操作者具備專業(yè)技術素質，并應用科學點檢手段，對自動化儀表進行檢查，確?？垢蓴_效果能夠達到最佳標準，為工業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定運行夯實基礎條件。

3.2.2 注重儀表清潔

在正常應用過程中，自動化儀表由于環(huán)境條件較為惡劣，因此經(jīng)常會產(chǎn)生污染問題，如積灰、油污等。這些因素會對儀器正常工作造成一定的影響，因此需要采取定期清潔措施，遵循規(guī)章制度展開針對性活動，確保自動化儀表能夠得到充分清潔，維持正常運轉狀態(tài)。在制定清潔計劃的過程中，應當重點針對可能影響儀表正常工作的部件進行清潔，例如傳感器表面等。同時，還需要配合檢查措施，分析儀表是否存在異常問題，并在清潔后再次檢查對比，確保清潔效果能夠達到理想標準。

3.2.3 科學規(guī)劃日常維護體系

對自動化儀表的日常維護除清潔工作外，還需要設置配套維護體系。通過應用維護方案，可以顯著提高自動化儀表運行穩(wěn)定性，有利于強化整體數(shù)據(jù)采集精確級別，為應對未來挑戰(zhàn)夯實基礎條件。維護體系應當包含排查措施，針對設備隔熱和散熱效果進行維護，以確保其溫度狀態(tài)符合穩(wěn)定運行需求。同時，還應當適當替換相關元件，避免老化問題影響自動化儀表運行效果。若存在優(yōu)秀替換選擇，可以在經(jīng)過技術研討后進行升級，使自動化儀表能耗表現(xiàn)與穩(wěn)定性表現(xiàn)得到顯著提升，改善其使用性能和成本經(jīng)濟性。除此之外，部分自動化儀表可能會受工業(yè)環(huán)境因素的影響，導致腐蝕等問題出現(xiàn)。因此，在日常維護中，應當適當部署隔離措施，解決儀表存在的腐蝕問題，確保其內(nèi)部元件得到充分保護。

3.2.4 注重工作隊伍專業(yè)建設

自動化儀表干擾故障現(xiàn)象對于排查的技術需求較為嚴格，若工作隊伍未滿足專業(yè)標準，可能會導致干擾無法正常解決，最終造成不必要的損失。因此，需要重視工作隊伍建設需求，通過采取全面培訓等方案，使隊伍水平能夠得到顯著提升。同時，在選用自動化儀表維護與檢查人員時，應當保證其具有一定經(jīng)驗，符合專業(yè)技術人才標準，確保相關活動能夠正常進行[5]。除此之外，技術管理人員還必須定期參加自動化儀表培訓與考核，并根據(jù)其實際工作能力和知識儲備狀況，采取靈活調整與優(yōu)化措施，確保自動化儀表干擾影響能夠降至最低，實現(xiàn)理想應用目標。

4 結論

綜上所述，在自動化儀表應用過程中，干擾問題屬于較為常見的負面因素之一。通過采取有效抗干擾設計措施與管理措施，能夠最大限度提高自動化儀表應用效果，有利于相關工作穩(wěn)定展開，具有正面影響意義。