李明杰 張秀蓉 陳駿志

石家莊市科技合作與創(chuàng)新平臺中心 河北 石家莊 050000

引言

伴隨社會經(jīng)濟不斷發(fā)展背景下，我國工業(yè)發(fā)展進程離不開電子自動化控制技術(shù)在多方領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，自動化控制系統(tǒng)的健全與完善，不僅控制著電子控制設(shè)備的運行，形成自動化控制設(shè)備體系，還對改善電氣工程運行質(zhì)量，在提升電氣工業(yè)化生產(chǎn)競爭效益方面，具有關(guān)鍵意義。但是這項技術(shù)與其他科學(xué)技術(shù)一樣，也存在技術(shù)本身的問題，對自動化生產(chǎn)會產(chǎn)生一定的影響，其最主要的問題是干擾因素的產(chǎn)生，會對設(shè)備造成信息錯誤和故障問題。因此，需要確保自動化控制設(shè)備的可靠性，需深入分析，確立解決控制系統(tǒng)問題的方法。

1 電子自動化控制原理

電子自動化控制其實質(zhì)是確保設(shè)備運行狀態(tài)中的穩(wěn)定，通過自動化控制方式，完成對信息的記錄和分析工作，并將自動化生產(chǎn)中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)自動分類與整合，以自動化技術(shù)對數(shù)據(jù)分析并呈現(xiàn)出最終的結(jié)果并反饋到系統(tǒng)中，確保數(shù)據(jù)有效流通。結(jié)合電子自動化控制原理類型來分析，主要分為兩個方面，即開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。首要任務(wù)需要先明確開環(huán)控制與閉環(huán)控制兩個系統(tǒng)的概念，但是在此之前，需要先明確反饋的概念，因為反饋是區(qū)分開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。反饋是指將系統(tǒng)的輸出返回到輸入端并以某種方式改變輸入，進而影響系統(tǒng)功能的過程。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸入影響輸出而不受輸出影響的系統(tǒng)，其不足在于對抗干擾能力有限，無法實現(xiàn)精準控制。閉環(huán)系統(tǒng)的輸入影響輸出的同時又受到輸出的直接或間接影響。所以，從自動化控制原理來看，“開環(huán)控制”與“閉環(huán)控制”最顯著的區(qū)別在于控制系統(tǒng)中是否有反饋環(huán)節(jié)。 簡言之，就是在控制系統(tǒng)中存在反饋環(huán)節(jié)的就是閉環(huán)控制，而沒有反饋環(huán)節(jié)的就是開環(huán)控制。為此，在研究過程中應(yīng)予以高度重視。

2 電子自動化控制出現(xiàn)的干擾因素

2.1 靜電干擾

我國在珠三角﹑長三角等地方都集中了眾多電子產(chǎn)品加工企業(yè)。但是很多企業(yè)在進行現(xiàn)場考察時，盡管提前做好了精心的設(shè)計和充分的準備工作，但是還是會因為ESD（“靜電釋放”）問題而影響業(yè)務(wù)進展，甚至被國際大客戶拒之門外。因此，當務(wù)之急需要提升ESD技術(shù)水平，圍繞靜電發(fā)生的根源及危害，從問題著手，針對性做好靜電防護措施。靜電是一種客觀存在的自然現(xiàn)象，對工程運行狀態(tài)和安全會造成嚴重威脅，其產(chǎn)生方式一般會通過接觸﹑電器之間的感應(yīng)等作用方式而產(chǎn)生，其原因是因為在設(shè)備運行中，因所產(chǎn)生的電流較大，電荷數(shù)增加，形成較大電場，使電容出現(xiàn)耦合現(xiàn)象，對電子電器產(chǎn)品造成損壞，影響自動化控制系統(tǒng)運行狀態(tài)。對于抗靜電干擾，做好靜電安全防護需要遵循兩方面原則：一是抑制靜電電荷的產(chǎn)生，阻斷靜電電荷的積累過程；二是采用抗靜電干擾措施，其中最為普遍和有效的方法，即通過接地來處理靜電問題[1]。

2.2 磁場耦合

磁場耦合干擾是指大電流周圍磁場對機電一體化設(shè)備回路耦合形成的干擾。通常會產(chǎn)生這種磁場干擾現(xiàn)象的電子電器主要包含動力線﹑電動機等。在設(shè)備工作狀態(tài)中受到外界因素的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)了與信號不相關(guān)的現(xiàn)象，加大數(shù)據(jù)誤差可能性。一般出現(xiàn)干擾現(xiàn)象需要具備三個方面的要素，即干擾源﹑傳播途徑和接收載體，三者缺一不可。干擾源主要是指產(chǎn)生干擾信號的設(shè)備。如變壓器﹑繼電器﹑微波設(shè)備等；傳播途徑是干擾信號的傳播路徑。主要包含兩方面：一是通過空中直線傳播電磁信號；二是借助導(dǎo)線將電磁信號傳入設(shè)備；接收載體是在受到干擾信號影響的設(shè)備中的某個環(huán)節(jié)，在這個環(huán)節(jié)中融入了干擾信號，并將干擾信號自動轉(zhuǎn)化為對設(shè)備運行和安全性能有影響的參數(shù)[2]。

2.3 電磁輻射

電磁干擾包含兩種干擾方式，即傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。解決傳導(dǎo)干擾可以采取以下方法：第一，盡可能減少每個回路的有效面積。從傳導(dǎo)干擾產(chǎn)生的過程來看，如圖1回路電流產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾所示。將每個電流回路看成一個感應(yīng)線圈，電流流經(jīng)某一回路，其他回路會產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)，以此通過電流回路間的相互作用和影響造成干擾。第二，通過屏蔽抗干擾方式，利用帶有導(dǎo)電性質(zhì)的材料，打造屏蔽層，將干擾源包裹起來，切斷和降低干擾源在空間耦合通道的電磁能量傳輸作用[3]。

圖1 回路電流產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾圖

2.3.1 來源于空間輻射干擾?？臻g電磁輻射干擾主要是在各類干擾源的作用下產(chǎn)生的，如閃電雷擊﹑電視﹑高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等。以閃電雷擊為例，一般閃電引起的沖擊電流可高達100千安，但上升時間僅幾個微秒。閃電雷擊產(chǎn)生的沖擊電流會在建筑物的供電系統(tǒng)中感應(yīng)到較強的電壓，如果建筑物被雷電擊中，對其供電系統(tǒng)的干擾的影響性會增大。若PLC系統(tǒng)置于其射頻場內(nèi)，就會受到輻射干擾，其影響一是直接對PLC內(nèi)部的輻射；二是對PLC 通信網(wǎng)絡(luò)的輻射。

2.3.2 源于系統(tǒng)外部引線干擾。系統(tǒng)外引線的干擾主要通過電源和信號線引入,通常稱為傳導(dǎo)干擾。一方面，是來自電源的干擾；另一方面，是來自信號線引入的干擾。系統(tǒng)連接的各種傳輸信號線除了承載各類信息交互和輸出功能，還會受到外部信號的干擾及影響。從干擾的途徑來說，主要包含兩個方面：一是利用變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這一干擾途徑在工程操作中也是常被忽視的一點，需要加以重視；二是信號傳輸線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，造成信號異常，影響信號測量的精準度，更會造成元器件損傷，使數(shù)據(jù)信息發(fā)生變化﹑出現(xiàn)誤差﹑造成設(shè)備死機等情況[4]。

2.4 共阻抗干擾

設(shè)備裝置中電阻與電感應(yīng)共同作用于回路導(dǎo)線上，當設(shè)備處于運行狀態(tài)時，電流以回路導(dǎo)線為流動載體，降低回路電壓，發(fā)生耦合現(xiàn)象，并耦合到其他回路中，讓電流受阻，產(chǎn)生共阻抗干擾。共阻抗干擾對電路的正常運行狀態(tài)造成很大的影響，究其根源在于當多個電路共用一根地線，地線的電壓與每個電路的工作狀態(tài)成正比。解決共阻抗干擾問題可以采用兩種方式：一是使地線造成電壓降到最低，改變電源位置，縮短電源與功率放大器的距離，這樣功率放大器地線上的電流不會流向前級的地線，以此消除干擾的影響；二是避免產(chǎn)生相互影響的電路共用一根地線，可以將功率放大器通過一根單獨的地線連接到電源地，這樣就可以有效解決這個問題。

2.5 共模干擾

共模干擾在導(dǎo)線與地之間傳輸，屬于非對稱性干擾，從其內(nèi)涵來看，共模干擾是指任何載流導(dǎo)體與參考地之間的不希望有的電位差。在一般情況下，共模干擾幅度大﹑頻率高，并且可以通過導(dǎo)線對周圍產(chǎn)生輻射。共模干擾的電流大小有所差異，但是確定的是其方向是一致的。電氣設(shè)備對外的干擾多以共模干擾為主，共模干擾本身對設(shè)備運行并沒有危害性，但是如果共模干擾和差模干擾實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，則干擾影響范圍就擴大了，其危害性也加深了。

3 電子自動化干擾現(xiàn)象解決的措施

3.1 接地式處理靜電干擾

很多電子電器產(chǎn)品不管從設(shè)計原理還是設(shè)計理念上來說都很完美，但是在實際運用中卻出現(xiàn)了很多不合理的問題，造成設(shè)備無法正常工作，影響了設(shè)備穩(wěn)定的性能。其主要因素是因為在工藝安裝過程中操作不當所造成的，所以容易對系統(tǒng)運行狀態(tài)造成干擾和影響。為此，操作人員需要加強對其重視程度，選擇科學(xué)合理的接地方式。按照接地種類來看，可以通過重復(fù)接地的方式。施工單位在安裝時，應(yīng)將配電線路的零干線和分支線的終端接地，零干線上每隔1km做一次接地。

3.2 采用良好性能的電源

電源對于電子自動化控制系統(tǒng)的抗干擾作用十分關(guān)鍵，需要合理選擇電源。比如：從供電方式上來防止產(chǎn)生電源干擾問題。一般系統(tǒng)是由交流電網(wǎng)供電，造成供電電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定因素包含負荷變化﹑系統(tǒng)設(shè)備開斷操作﹑短路和雷擊等。同時，在我國工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，各企業(yè)和人們?nèi)粘﹄娏康男枨罅康脑黾樱芏嚯娮釉O(shè)備﹑電氣化鐵軌機車等同時使用，造成電網(wǎng)存在大量的諧波。如果讓這些干擾源進入電子控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)不僅無法進行正常工作，而且也會使系統(tǒng)自動化控制水平降低，對數(shù)據(jù)控制出現(xiàn)錯誤，嚴重時則會造成設(shè)備損壞，整個系統(tǒng)都無法正常運轉(zhuǎn)。因此，可以采用220V交流電經(jīng)過交流變壓器﹑交流電源濾波器等，再運送到設(shè)備來實現(xiàn)供電。同時，為了能夠讓設(shè)備在較大范圍內(nèi)適應(yīng)的變化，減少電源的噪聲干擾，設(shè)備電源需要加大儲備量，保持電源的動態(tài)特性，可以選取0.5-1倍的裕量。

3.3 選擇低電阻金屬材料

電磁場的頻率升高，相應(yīng)地，電磁輻射的力度和強度也會增大，可以借助低電阻技術(shù)材料來消除電磁輻射影響和干擾。以銅﹑鋁為例，操作人員可以在金屬材料外部加設(shè)屏蔽層，這樣會形成渦流反應(yīng)，并在其作用下，防止外部電磁波對設(shè)備運行的干擾作用，以此增強屏蔽效果。

3.4 做好日常維護裝置檢查

裝置進行正常生產(chǎn)之后，需要加強對維護裝置的日常檢查，其與設(shè)備的穩(wěn)定與運行安全有著重要的作用，具體可以從以下層面進行著重關(guān)注，及時發(fā)現(xiàn)問題并加以改進。一是定期檢查儀表設(shè)備的屏蔽層是否完好，如果出現(xiàn)破損的情況，需要及時處理；二是將信號之間的距離隔開，控制在最遠距離點，避免信號之間的相互作用影響設(shè)備運行狀態(tài)；三是檢查接地系統(tǒng)各個連接頭是否出現(xiàn)松動﹑銹蝕等問題，并且按照檢查的相關(guān)標準和規(guī)范要求，檢查接地干線與接地總干線對地的絕緣屬性。

4 結(jié)束語

綜合分析，目前工業(yè)發(fā)展中對電子自動化技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，其地位和應(yīng)用價值也是毋庸置疑的。電子自動化技術(shù)的發(fā)展水平與工業(yè)發(fā)展成就有著直接的關(guān)聯(lián)，需要進一步推廣和發(fā)展電子自動化控制，提升設(shè)備的運行效率和質(zhì)量。想要實現(xiàn)這一目標，需要加快工業(yè)發(fā)展變革，優(yōu)先處理好電子自動化控制干擾問題，降低電子自動化控制的干擾對自動化設(shè)備的影響，減少發(fā)生設(shè)備故障的概率，滿足工業(yè)自動化生產(chǎn)需求。