工業(yè)自動控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)

摘要：對于我國的工業(yè)發(fā)展，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，隨著社會整體經(jīng)濟水平的提升，工業(yè)化的程度也持續(xù)升高，然而目前，工業(yè)自動化受干擾的因素有很多，這些問題都是亟待解決的，要想解決這些問題，就必須將其干擾源找出來，這樣才能進(jìn)一步制定出有效的抗干擾措施。筆者就對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的干擾源進(jìn)行一系列的研究，并對工業(yè)自動化系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)進(jìn)行簡單探討。

關(guān)鍵詞：工業(yè);自動控制系統(tǒng);抗干擾技術(shù)

引言

我國工業(yè)發(fā)展逐漸朝著自動化、信息化、智能化方向發(fā)展，越來越多的自動化控制系統(tǒng)被應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，然而，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀卻不理想，各種各樣的干擾源對于自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定、正常運行產(chǎn)生了直接的影響，所以，需要充分了解工業(yè)自動化控制系統(tǒng)受到的干擾情況，有針對性地進(jìn)行抗干擾處理，進(jìn)而提高工業(yè)自動化控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

1分析工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的干擾源

1.1輻射干擾源

工業(yè)自動化控制系統(tǒng)受到的輻射干擾主要是指電弧電路、高頻感應(yīng)設(shè)備、雷電、射頻設(shè)備等產(chǎn)生的干擾，對于這種干擾源。從理論角度分析，輻射干擾造成的影響沒有什么有效的方式進(jìn)行控制，但是，在實際的生產(chǎn)過程中，一般采取割斷或者減弱其傳播途徑的方式來控制。具體的對策是：機械設(shè)備在等電位的條件下進(jìn)行連接，合理布置電力線路，同時采取相應(yīng)的隔絕保護(hù)措施，起到有效的預(yù)防作用。

1.2傳導(dǎo)干擾源

在傳導(dǎo)性干擾源當(dāng)中，通常包含有電源線與信號線兩類引入干擾。因電源線引入所產(chǎn)生的干擾情況，是在企業(yè)的生產(chǎn)過程當(dāng)中所普遍存在的。此類狀況的干擾源一般是由于供電系統(tǒng)竄入到控制系統(tǒng)，以及供電電源耦合到控制系統(tǒng)。一般情況下，工業(yè)自動化系統(tǒng)都是由電網(wǎng)的電源供電的，由于電網(wǎng)交直流、短路的傳動設(shè)置引起的大功率用電器在關(guān)閉或者開啟的時候也會對系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的干擾。干擾感應(yīng)模型如下圖所示：

1.3施工干擾源

在施工過程當(dāng)中所出現(xiàn)的干擾源，其通常是由于工程項目在進(jìn)行設(shè)計、安裝與調(diào)試過程當(dāng)中，因為設(shè)備的型號與操作情況的差異所產(chǎn)生的。例如，大功率的機器在進(jìn)行啟動時，容易因為接地系統(tǒng)較繁復(fù)而產(chǎn)生較大干擾，這時就需要采取優(yōu)化接地系統(tǒng)的方式來對抗產(chǎn)生的干擾。

2工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)研究

2.1軟件設(shè)計

采取軟件優(yōu)化的方式，能夠明顯的減少干擾源產(chǎn)生的影響，這是當(dāng)前許多抗干擾對策中最為重要的一項。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，采用慣性濾波、中位值濾波、限幅濾波、平均值濾波等方法通過計算機程序?qū)ο到y(tǒng)信號實現(xiàn)數(shù)學(xué)處理，消除或者減少干擾信號的強度、數(shù)量，保障輸入信號的穩(wěn)定性和可靠性，這種方法計算機程序很容易移植，便于修改系統(tǒng)參數(shù)，有效提高數(shù)字濾波的穩(wěn)定。

2.2管線設(shè)計

為了減少工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的干擾，應(yīng)優(yōu)化管線設(shè)計，包括通信線、電源線、信號線管道等，電源線設(shè)置應(yīng)和通信管線保持足夠距離，并且使用金屬管道覆蓋通信管線，正確敷設(shè)電纜線路，結(jié)合抗干擾、經(jīng)濟性、實用性等因素，選擇合適的信號電纜線，其中最常見的是雙芯屏蔽雙絞線，電纜線敷設(shè)過程中應(yīng)注意以下問題：第一，信號的類型不是完全相同，所以，電纜的類型也不是一樣，需要根據(jù)信號的種類對電纜類型進(jìn)行合理的選擇;其次，應(yīng)當(dāng)注意的是，信號線纜和感性負(fù)載需要保持一段距離，比如，和功率比較大的電動機保持必要的距離等。

2.3電源設(shè)計

如果工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場包含變頻器和大功率器件，對于電源線路采取科學(xué)有效的抗干擾措施，對電源設(shè)備進(jìn)行有效隔離，在進(jìn)線電源分級部位設(shè)置避雷器，使用隔離變壓器設(shè)置在PLC電源輸入端，對于隔離變壓器的次級繞組和初級繞組，裝設(shè)屏蔽層，然后做好可靠接地，通過雙絞線作為二次側(cè)接線。

2.4接地設(shè)計

由于控制系統(tǒng)容易受到各種各樣的干擾，而且系統(tǒng)一旦受到干擾之后，系統(tǒng)的運行將會出現(xiàn)問題，通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)設(shè)計不合理的情況之下出現(xiàn)電磁干擾的概率最大，因此，應(yīng)當(dāng)注意保障設(shè)計的合理性，通過合理的設(shè)計降低電磁干擾以及避免電磁干擾影響系統(tǒng)。信號源接地設(shè)計，在信號側(cè)接地設(shè)置屏蔽層，如果信號線中間如果有接頭，做好絕緣處理，牢固連接屏蔽層，防止信號線多點接地，連接多芯對絞電纜線和屏蔽雙絞線，相互連接好各個屏蔽層，然后進(jìn)行絕緣處理以后，選擇合適接地位置進(jìn)行單點接地。另外，計算機接入信號之前，在大地和信號線之間連接電容，有效減少共模干擾，將濾波器裝設(shè)在信號兩極之間，減少差模干擾。

2.5選擇合適器件

在進(jìn)行元器件的選擇時，必須要依據(jù)所選用的電子產(chǎn)品本身的特性來選取。為了更好的縮減因元器件所造成的干擾，在傳輸?shù)倪^程當(dāng)中采用電流信號來替代數(shù)據(jù)信號，借助于雙積分型RC與AD濾波器，能夠?qū)崿F(xiàn)對于高頻干擾信號的有效過濾。如果相應(yīng)的元器件設(shè)備是由絞合線與差動放大器構(gòu)成的設(shè)備器材，那么為了促使在信號線路當(dāng)中，提高對干擾源的抑制作用，便應(yīng)當(dāng)將阻抗配置結(jié)合起來，在這之中主要結(jié)合了屏蔽地線、單邊接地與光電隔離等，從而能夠有效的實現(xiàn)對干擾源的抵抗。

2.6加強現(xiàn)場監(jiān)督

因為在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的實際操作過程當(dāng)中，現(xiàn)場環(huán)境十分復(fù)雜，因此必須要有經(jīng)驗豐富的人員予以現(xiàn)場指導(dǎo)與監(jiān)督。相關(guān)的施工人員必須要依據(jù)設(shè)計要求，來開展具體的施工作業(yè)，對于接地線同強弱點的安全距離，要引起足夠的重視程度。

3結(jié)語

總之，工業(yè)自動化的控制系統(tǒng)對于我國工業(yè)的發(fā)展具有十分重要的作用，但是，在工業(yè)自動化的控制系統(tǒng)當(dāng)中存在一些干擾因素影響系統(tǒng)的運行，包括輻射干擾、地電位干擾、傳導(dǎo)干擾。在實際施工過程中，安裝、調(diào)試等操作都應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行，對干擾進(jìn)行有效的抑制，進(jìn)而保證工業(yè)自動化控制系統(tǒng)能夠可靠、正常的運行，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)朝著科技化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展。

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作者介紹：

柏景超（1990.03.06—），性別：男;籍貫：中國;民族：漢;學(xué)歷：本科;職務(wù)：電氣工程師;研究方向：工業(yè)自動控制;單位：長春市鑫渤自動化科技有限公司