電子自動化控制中的干擾因素分析及處理

葉茂

（杭州義益鈦迪信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310000）

電子自動化控制中的干擾因素分析及處理

葉茂

（杭州義益鈦迪信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310000）

近些年來，我國的經(jīng)濟發(fā)展迅速，工業(yè)產(chǎn)值持續(xù)走高，這也帶動了電子技術(shù)的發(fā)展，電子自動化技術(shù)已經(jīng)成了我國工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中的重要應(yīng)用。在電子自動化技術(shù)中，自動化的控制系統(tǒng)是重中之重。怎樣提高自動化控制技術(shù)的控制穩(wěn)定性，以及提升其帶來的工作效率也已經(jīng)成為目前技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熱門研究對象。不可否認(rèn)的是，在電子自動化控制技術(shù)中，存在一些困難，因為該技術(shù)含有多種電子元件，極易受到電子干擾，嚴(yán)重的就會導(dǎo)致失控。

電子自動化；控制；干擾因素；對策

電子自動化技術(shù)的裝置有著非常多的優(yōu)勢，能夠幫助機械在各種復(fù)雜惡劣的工作環(huán)境中實現(xiàn)自動工作，這也是工業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代發(fā)展的前提。但是，因為電子自動化設(shè)備所存在的元件復(fù)雜的本質(zhì)，使得電子自動化設(shè)備在運行之中經(jīng)常會出現(xiàn)電子干擾的問題，使得電子自動化控制設(shè)備工作不穩(wěn)定，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致失控。本文主要對電子自動化設(shè)備的工作過程進(jìn)行分析，研究造成自動化設(shè)備受到干擾的基本因素以及原因，并對自動化設(shè)備的抗干擾措施提出改善的建議。

1 對干擾的定義

在工業(yè)化的控制系統(tǒng)中，尤其是自動化的設(shè)備中，使用最多的是各種類型的電磁信號，這些電磁信號有著非常寬范圍的頻率，但是它們并不會使接受者受到影響。對于干擾信號，從概念上講是針對有用信號的，如果某裝置的噪聲到了一定的程度，并且與一些有用的信號進(jìn)入了該自動化的電子裝置之中，然后對該電子裝置的正常工作造成了影響，這些噪聲在此時就被稱之為干擾。

2 電子自動化控制中的干擾因素

2.1 靜電干擾因素

在工廠化的運營中，靜電的產(chǎn)生是非常普遍的，工廠中的設(shè)備在工作的時候不可能一點不會產(chǎn)生電磁噪聲，這些電磁噪聲就是電磁干擾。再由磁鐵、變壓器、各種繁雜的線路，這些設(shè)備在具有磁場的環(huán)境中工作，自然會產(chǎn)生靜電，但是這種靜電的干擾的強度是可大可小的，跟裝置的運行以及電子自動化控制設(shè)備的距離存在緊密的關(guān)系。

2.2 磁場耦合干擾因素

這種干擾因素的產(chǎn)生主要是自動化設(shè)備中的強電流造成的感應(yīng)磁場，會對設(shè)備造成不同程度的影響甚至是傷害。因為這種磁場的干擾強度是比較大的，裝置在進(jìn)行工作的時候，通過的電流會產(chǎn)生比較強的電場，然后還可以經(jīng)過固有的裝置來對電子自動化控制設(shè)備進(jìn)行干擾，而其他不同的電磁場同樣會給分布在裝置周圍的設(shè)備帶來影響，這樣最終會產(chǎn)生強大的不穩(wěn)定的電流，使得自動化控制設(shè)備收到干擾。

2.3 共模干擾因素

共模干擾是信號對地的電位差，電子自動化控制系統(tǒng)中，會應(yīng)用到了大量的開關(guān)電源，以及其他的高頻電路，由它們產(chǎn)生的共模干擾信號電壓，會通過電網(wǎng)、地電位差、空間電磁輻射等方式，疊加到信號線上。共模干擾信號電壓，可為直流、亦可為交流。當(dāng)共模干擾較大時，掩蓋了有效控制信號，使得控制信號失真，無法對設(shè)備進(jìn)行有效控制，這種干擾的破壞力是非常嚴(yán)重的。

2.4 漏電耦合干擾因素

這種干擾因素是因為自動化控制裝置內(nèi)部或者是相關(guān)的部件之間的電氣絕緣性能因為各種原因而造成的性能降低，進(jìn)而造成了部分元件存在了漏電的故障而形成的。比如在空氣濕度等場合的控制裝置，裝置內(nèi)部的元件在工作的時候會產(chǎn)生熱，這樣時間一長元件之間就會產(chǎn)生一些水汽，這就容易造成元件的內(nèi)部與外部線路之間的絕緣電阻功能下降，然后就造成了漏電耦合性的干擾。這種情況發(fā)生的場合通常是工作環(huán)境比較差的地方。

2.5 電磁輻射干擾因素

眾所周知，在電子自動化控制設(shè)備工作的時候會產(chǎn)生一些輻射電磁波，這有可能是電子自動化控制設(shè)備自身產(chǎn)生的，也可能是與之并行的設(shè)備產(chǎn)生的，這些都會對電子自動化控制裝置與設(shè)備造成影響。除此之外，電子自動化設(shè)備中的可控硅中頻爐與高頻感應(yīng)加熱爐等其他的可觸點電器，在工作的時候都可能會產(chǎn)生電弧、電火花等輻射性電磁波，而自動化電子控制裝置或者設(shè)備一旦吸收到這些電磁波就會受到影響，甚至引發(fā)故障。

2.6 共阻抗干擾因素

在電子自動化控制的設(shè)備或者裝置中，布滿了各種電子網(wǎng)路以及公共導(dǎo)線，它們之間存在電阻與電感，而在使用的過程中經(jīng)過的回路電流就會造成導(dǎo)線上的電壓降落，因而會產(chǎn)生抗壓耦合，在這種情況下，就會對其他的回路電路造成共阻抗的干擾。

2.7 電網(wǎng)干擾因素

電子自動化控制裝置或者設(shè)備的運行是離不開電的，電網(wǎng)的交流電在進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時候就會使得用電的設(shè)備受到影響，然后就會在電網(wǎng)中產(chǎn)生干擾的信號，與此同時，電網(wǎng)中的低頻次干擾信號經(jīng)過電子自動化控制設(shè)備的變壓器的耦合處理之后也會到達(dá)次級狀態(tài)，而其中的高頻次的干擾信號也會寄生在電容器的耦合中，這樣就形成了電子自動化控制設(shè)備中的電網(wǎng)中干擾因素。

3 電子自動化控制裝置的抗干擾措施

3.1 靜電屏蔽抑制靜電干擾

對于常見的靜電干擾，通常是使用金屬導(dǎo)體來對靜電進(jìn)行屏蔽的處理，除此之外，也可以使用其他屏蔽體進(jìn)行接地的方式進(jìn)行對靜電干擾的抑制。這兩種方式都可以非常有效的對電子自動化控制裝置的靜電干擾進(jìn)行抑制。最后還可以分析靜電產(chǎn)生的原因，然后找出靜電本身存在的弱點，使用防靜電的材質(zhì)對靜電的產(chǎn)生部件進(jìn)行包裹，從而來保證裝置的正常使用。

3.2 磁屏蔽抑制磁場耦合干擾

對這種干擾的抑制可以使用一些高導(dǎo)材質(zhì)做成的屏蔽體，來保證裝置不受干擾，有了這種屏蔽體的保護(hù)，可以使得設(shè)備元件不必于空氣中的電磁信號解除，并對一些信號進(jìn)行屏蔽，甚至是中斷，進(jìn)而減少了干擾的程度。

3.3 共模干擾的處理措施

為了消除共模干擾對控制信號的影響，應(yīng)選擇采用共模壓制比高的差動信號發(fā)送接收器，信號線建議采用屏蔽雙絞線，并有效接地，電源選擇紋波小，品質(zhì)高的電源，布線時避開高壓電源線布線。

3.4 漏電耦合干擾的處理措施

這種干擾產(chǎn)生的主要原因是設(shè)備元件的絕緣電阻因為外部環(huán)境的侵蝕而造成的功能性降低，因此解決這種干擾最有效的辦法就是對設(shè)備元件進(jìn)行定期的檢查與維護(hù)，清理線路，降低設(shè)備在濕度高的環(huán)境中的工作周期，最好是改善這種工作的環(huán)境。

3.5 電磁輻射干擾的處理措施

采用電磁屏蔽的方法，屏蔽電磁輻射。在電子自動化控制設(shè)備的運行環(huán)境中，通常周圍都是產(chǎn)生磁場的設(shè)備，對于這些干擾可以通過屏蔽這些干擾源來處理。在這些干擾源的周圍使用高導(dǎo)磁材料設(shè)置屏蔽體，這樣就降低了內(nèi)部磁場向外部進(jìn)行的輻射，而外部磁場也會降低對內(nèi)部磁場的輻射。如果信號的線路比較長，需要將信號線做成雙絞線，雙絞線在遇到外部的磁場時，相鄰的節(jié)距的感生電流的和就會變成零，這樣就能大幅降低和消除磁場對信號線的干擾。

3.6 共阻抗干擾的處理措施

在公共線路中，因為電子回路的不同，都會造成共阻抗的干擾。對待這種問題的處理，首先需要取得最小的電源內(nèi)阻，這需要高質(zhì)量的電料，來增強電源的功率與兼容。在電路設(shè)計時，將模擬電路和數(shù)字電路的電源與地進(jìn)行分開設(shè)置，減少和消除模擬電路與數(shù)字電路存在的共阻干擾。最后是降低公共電源線與地線所帶來的共阻抗的干擾，處理這種問題需要將電源線與地線的截面積盡量加大，長度上盡量保持短，此外還要注意強電設(shè)備帶來的共阻抗干擾。

3.7 電網(wǎng)干擾的處理措施

這種干擾的處理可以使用壓敏電阻來對電網(wǎng)電壓中的過壓進(jìn)行吸收；對于其他的低頻的干擾則可以使用直流穩(wěn)壓電路。或采用電源濾波器，進(jìn)行處理。

3.8 其他方面的處理措施

對設(shè)備與裝置進(jìn)行定期性的檢查，尤其是設(shè)備內(nèi)部的絕緣元件，如果出現(xiàn)漏電都會導(dǎo)致裝置的功能受損。盡量將設(shè)備安置在遠(yuǎn)離潮濕的環(huán)境，減少設(shè)備的漏電耦合的干擾，對設(shè)備以及線路的灰塵與雜物進(jìn)行及時的清理，減少磁場干擾信號的傳播。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們有理由相信在以后的工業(yè)發(fā)展中，電子自動化控制技術(shù)依然會更進(jìn)一步的發(fā)展，這也必然會帶來一場新的工業(yè)化的變革，而這其中，電子自動化控制技術(shù)必然會成為推動工業(yè)發(fā)展的重要影響因素。這就更需要相關(guān)單位或者人員積極的面對電子自動化控制技術(shù)所面臨的問題，根據(jù)生產(chǎn)的機制來采取相應(yīng)的措施，避免或者降低不良因素對于電子自動化控制技術(shù)的干擾，幫助電子自動化控制技術(shù)能夠在安全穩(wěn)定的環(huán)境中工作，這在電子自動化控制技術(shù)的發(fā)展將會產(chǎn)生非常積極的意義。

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