鋼廠自動化儀表的抗干擾措施研究

陳衛(wèi)勃

摘 要：鋼廠在生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)車間存在著較為嚴(yán)重的電磁波干擾情況，電磁波的干擾使鋼廠中的自動化儀表在進行正常工作的過程中造成很大的影響，本文筆者通過對鋼廠自動化儀表的相關(guān)內(nèi)容的論述，為使鋼廠中自動化的儀表在工作中受到電磁波干擾程度降到最低值，提出了抗干擾的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：鋼廠；自動化儀表；抗干擾措施

前言：在鋼廠生產(chǎn)的相關(guān)生產(chǎn)車間，其內(nèi)部的電磁的環(huán)境是非常復(fù)雜的，鋼廠中的許多生產(chǎn)設(shè)備都被電磁嚴(yán)重干擾著。鋼廠中自動化儀表在正常工作過程中受到電磁的嚴(yán)重干擾，為使鋼廠中自動化儀表受到的電磁干擾達(dá)到最低程度，本文作出以下論述：

一、鋼廠自動化儀表的概述

鋼廠中的自動化儀表是一種鋼廠測量儀器。測量儀器的應(yīng)用程度取決于其準(zhǔn)確程度。鋼廠中的自動化儀表的主要組成部分是：取樣單元、傳感模塊、儀表和相關(guān)自動化儀表中所需的電纜等。其中儀表的構(gòu)成成為自動化儀表工作應(yīng)用能力的關(guān)鍵。儀表主要由輸入通道電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換以及CPU單元和顯示電路等部分組成。鋼廠自動化儀表主要是通過利用光學(xué)或者化學(xué)的測量的相關(guān)原理對鋼廠的樣品進行測量，測量之后獲取測量值等同的信號值，將信號值傳送到儀表之內(nèi)，儀表通過光電隔離器和信號的放大器進行相關(guān)處理，然后通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，微處理器將數(shù)字量進行最終處理，將處理結(jié)果顯示在顯示器上。鋼廠自動化儀表具有傳輸距離長和電平低以及精度高的特點【1】。

二、鋼廠自動化儀表抗干擾措施

（一）自動化儀表電源抗干擾措施

1.減小數(shù)字電路直流電源的相關(guān)的內(nèi)阻能力，使數(shù)字電路的電源模擬和電路的直流電源不再連接，使其分開。從而使電磁對儀表電源的干擾達(dá)到最低。

2.傳統(tǒng)降低儀表電源的方法主要是通過在電源端口處安裝濾波器。但濾波器有一個弊端就是沒有針對性，傳統(tǒng)方法只可抑制30MHz頻率的噪聲，無法應(yīng)對上百MHz的諧波頻率。本文筆者認(rèn)為將儀表電源中加入群脈沖干擾抑制器，可以有效對低頻和高頻噪聲進行干擾和抑制，由此，能達(dá)到干擾電磁的效果【2】。

（二）自動化儀表傳感器抗干擾措施

傳感器是影響自動化儀表準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵部分。為避免傳感器受到多方的干擾，選擇合適的傳感器是實現(xiàn)自動化的儀表測量準(zhǔn)確程度提高和抗干擾能力增強的關(guān)鍵。儀表傳感器的工作的環(huán)境較為復(fù)雜，其受到的干擾程度最大。所以，在選取合適傳感器時，要考慮多方面情況。

（三）自動化儀表模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的抗干擾措施

1.針對自動化儀表中模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的選擇，要選擇其積分式的或者雙積分式的。選擇這兩種轉(zhuǎn)化器可以利用均值的轉(zhuǎn)換原理，能夠有效的降低高頻噪聲的干擾。

2.自動化儀表模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以將同步采樣的頻率設(shè)置為干擾低頻率的整數(shù)倍，以此可以避免受到低頻的干擾

3.將自動化儀表模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的轉(zhuǎn)換器與工藝進行集成，從而使其受到的干擾程度降低。

4.自動化儀表模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過對電流進行傳輸，利用電流在長距離的傳輸過程更耐干擾的特性。

（四）自動化儀表模擬數(shù)字的單片機的抗干擾措施

鋼廠自動化儀表是一種以微處理器為基礎(chǔ)的測量儀器。其微處理器主要是采用單片機作為主要系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)確保其輸入和輸出的信號的正確性為其正常工作的關(guān)鍵。單片機系統(tǒng)主要由數(shù)字電路和模擬電路組成，這兩部分是互相作用、互相影響的關(guān)系。數(shù)字電路和模擬電路容易出現(xiàn)兩方面的問題，其一是因為線間耦合而造成串?dāng)_通路從而實現(xiàn)相互干擾的狀況；另一方面則是容易形成輻射，使電源的影響較為敏感。由此，自動化儀表中的單機片系統(tǒng)為進行抗干擾設(shè)置，應(yīng)將其進行良好的接地設(shè)置，使其功率和頻率隔離【3】。

（五）自動化儀表信號通道的抗干擾措施

1.鋼廠自動化儀表受干擾的主要渠道就是自動化儀表的輸入輸出的接口，根據(jù)自動化儀表的信號通道的特性，可以對其進行隔離。其隔離方法主要依據(jù)光電耦合單元的方法進行，之后將光敏感件和光器件進行組合，使光信號轉(zhuǎn)為電信號輸出、輸入的傳遞媒介。按照此種方法可以有效消除其直接的電信號的連接地點。憑借此種方式使干擾率降低同時隔離了干擾渠道。光電耦合單元是可以進行能量傳遞的，由此，大部分的干擾電磁雖然強度很大，但是對其產(chǎn)生相應(yīng)的影響和作用的時間較短，產(chǎn)生的能量較小，是無法導(dǎo)致發(fā)光器件情況的產(chǎn)生。

2.在鋼廠自動化儀表信號通道中的頻帶是已知的情況下，濾波法的應(yīng)用可以有效的將干擾噪聲頻率降到最低。在進行抗干擾過程，所選用的濾波器應(yīng)用低通濾波器，這是因為自動化儀表在測量的過程中，噪聲的干擾是高頻量的【4】。

（六）自動化儀表中印制電路板的抗干擾措施

1.印制電路板是自動化儀表硬件的重要組成部分，其提供了自動化儀表的電路器件之間的電氣連接，由此，自動化儀表中的印制電路板性能的高低直接影響自動化儀表測量的準(zhǔn)確程度的高低。印制電路板的選擇尤為重要。為節(jié)省資本投入，印刷電路板的設(shè)計方面通常關(guān)注于減小空間，但是忽略了抗干擾能力，例如其電磁的兼容性能力、導(dǎo)致信號輻射的問題等。所以，初期的印制電路板設(shè)計時應(yīng)注意電源線和地線的設(shè)置情況。電源線和地線如果其設(shè)計的太細(xì)，容易造成大量的組抗力，使電源和電位隨著線的阻力產(chǎn)生的負(fù)載電流而發(fā)生變化，引起噪聲的干擾。因此，自動化儀表的地線和電源線應(yīng)選擇較粗的形式，而且在布局過程中將其設(shè)置在印制板兩面。

2.印制電路板上的元器件在自動化儀表進行工作時，會自行造成彼此干擾。為避免干擾應(yīng)該對印制電路板上的相關(guān)元器件進行科學(xué)的分割。要將同組的元器件統(tǒng)一集中的組裝到一起，以保證與其他元器件互不干擾。例如，鋼廠可以將自動化儀表中的電源和電壓兩種元器件進行分組，之后可以依據(jù)數(shù)字和模擬以及電流大小進行合理的分組。盡量可以做到同類相關(guān)的元器件組裝安排在一起，其器件的排列方向要保證基本相同。

結(jié)論：通過本文文章的論述可以發(fā)現(xiàn)鋼廠自動化儀表的抗干擾措施是一個相對比較復(fù)雜的問題，需要相關(guān)人員針對不同情況和諸多方面進行綜合全面的考慮，例如：鋼廠自動化儀表的抗干擾的措施，要對其內(nèi)部的各個元器件進行觀察和研究，使其在選擇電路的設(shè)計和儀表的信號處理方面進行合理的設(shè)置，從而達(dá)到降低鋼廠自動化儀表干擾程度。

參考文獻：

[1]賀龍.試析鋼廠自動化儀表的抗干擾策略[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013，11（15）：161.

[2]蘆永明，錢王平，鄧多洪，倪國華，方仕雄.利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)智能化生產(chǎn)管理[J].中國冶金，2014，12（09）：1-5.

[3]本刊專題報道.我國流程工業(yè)的綠色化、自動化及裝備技術(shù)創(chuàng)新能力快速提升[J].科技促進發(fā)展，2015，05（02）：214-220.

[4]蘆永明，錢王平，鄧多洪，倪國華，方仕雄.利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)智能化生產(chǎn)管理[J].中國冶金，2014，03（09）：1-5.