熱壓罐控制系統(tǒng)常見的干擾問題及防范措施

楊曉平，藺躍龍，張名城，李亮

（中國航天科工集團(tuán)六院四十一所，呼和浩特 010010）

0 引言

熱壓罐是制造高性能復(fù)合材料制品的專用設(shè)備，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，其工作的穩(wěn)定性和可靠性，決定了符合材料制品的質(zhì)量和性能。熱壓罐控制系統(tǒng)一般處于惡劣的工作環(huán)境中，周圍電磁干擾非常嚴(yán)重，這些干擾會導(dǎo)致控制器接收錯誤的信號，使系統(tǒng)誤動作，甚至?xí)箍刂破鲀?nèi)部的數(shù)據(jù)丟失，導(dǎo)致控制系統(tǒng)失去控制。筆者根據(jù)多年的設(shè)計和現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗，對熱壓罐控制系統(tǒng)使用過程中常見的干擾問題進(jìn)行了分析和總結(jié)，并針對性的提出了防范措施。

1 熱壓罐控制系統(tǒng)常見干擾及防范措施

引起熱壓罐控制系統(tǒng)干擾的因素很多，主要有供電電源波動、電源電壓中的高次諧波、線路敷設(shè)不合理導(dǎo)致干擾、接地不合理導(dǎo)致的干擾、變頻器導(dǎo)致的干擾等。以下就這些問題分別進(jìn)行探討。

1）電源干擾及防范措施。供電電源波動及電源電壓中的高次諧波是干擾進(jìn)入熱壓罐電控系統(tǒng)的主要途徑之一，供電電路的阻抗耦合是電源干擾的主要原因，各種大功率設(shè)備是導(dǎo)致干擾的主要源頭，另外廠房電壓本身的不穩(wěn)定也導(dǎo)致了干擾產(chǎn)生。

因此在熱壓罐控制系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)加隔離變壓器為控制器和各類交流電源控制器件供電，以抑制從電源線竄入的外來干擾，提高控制系統(tǒng)的抗高頻共模干擾能力，使電壓穩(wěn)定在有效的輸入范圍內(nèi)。

2）線路干擾及防范措施。在控制系統(tǒng)中很多信號是數(shù)字量信號（開關(guān)信號）和模擬量信號（傳感器信號），且傳輸距離一般很長，而且系統(tǒng)中存在大功率晶閘管器件和變頻器，這些器件也成為強大的干擾源，所以在布線時需要特別注意防止干擾。

模擬量信號盡量采用4～20 mA 的電流傳輸方式，這種傳輸方式可以遠(yuǎn)距離傳輸信號且可有效避免干擾。數(shù)字量信號和模擬量信號I/O 線應(yīng)盡量分路布設(shè)，模擬量盡量采用屏蔽線纜，屏蔽層應(yīng)一端接地，且模擬量的I/O 模塊應(yīng)盡量選用帶有光隔離的模塊，避免高頻干擾。

控制系統(tǒng)中的控制器件應(yīng)與大功率器件（大功率晶閘管和變頻器等）分別安裝在不同的控制柜中，防止輻射和傳導(dǎo)的干擾?？刂凭€與動力線應(yīng)分路走線，并保持盡可能大的空間距離，避免電磁干擾。控制系統(tǒng)中的所有電機供電動力線應(yīng)選用足夠粗的，以降低異步電機啟動時的線路壓降。

3）接地不當(dāng)?shù)母蓴_及防范措施。大功率設(shè)備的接地電流可能在兩個接地點之間產(chǎn)生較大的電位差，這會干擾控制系統(tǒng)的正常工作，為防止接地電流引起的交叉干擾，因此控制系統(tǒng)中的控制器等最好與大功率設(shè)備分別使用不同的接地裝置。

4）變頻器干擾及防范措施。熱壓罐的尾部風(fēng)機需要變頻控制，變頻器的主電路為交—直—交變換電路，工頻信號被整流成直流信號，輸出基波頻率可變的高頻脈沖信號，載波頻率會達(dá)數(shù)千甚至數(shù)萬赫茲，而且變頻器的輸入電流含有豐富的高次諧波，高次諧波還通過電纜向空間輻射，會干擾其他控制器件。因此在變頻器輸入與輸出端應(yīng)接電抗器，來吸收并抑制高次諧波；將安裝變頻器的控制柜接地，以屏蔽高次諧波；變頻器的輸出電纜進(jìn)行穿鋼管敷設(shè)，避免輻射和感應(yīng)干擾；變頻器的接地線一定要與臨近設(shè)備接地分開。

2 結(jié)語

隨著自動化程度的提高，熱壓罐設(shè)備的控制基本實現(xiàn)自動控制，如果干擾導(dǎo)致控制效果不好或者失控，就會影響到復(fù)合材料制品的質(zhì)量性能，所以必須從設(shè)計源頭考慮干擾的影響并采取必要的抗干擾措施，以提高熱壓罐系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，進(jìn)而保證復(fù)合材料制品的性能。

［1］廖常初.S7-200 PLC 編程及應(yīng)用［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010：222-224.