電子自動(dòng)化裝置的干擾與抑制技術(shù)探析

王　璐（遼寧建筑職業(yè)學(xué)院，遼寧　遼陽(yáng)　111000）

電子自動(dòng)化裝置的干擾與抑制技術(shù)探析

王璐
（遼寧建筑職業(yè)學(xué)院，遼寧遼陽(yáng)111000）

主要研究自動(dòng)化裝置干擾與抑制技術(shù)，介紹了電子自動(dòng)化裝置運(yùn)行過(guò)程中存在的主要干擾類(lèi)型，并對(duì)相應(yīng)的抑制技術(shù)進(jìn)行了討論。

電子自動(dòng)化裝置；干擾；抑制

0　引言

自動(dòng)化控制技術(shù)與信息技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用更加廣泛，無(wú)人值守生產(chǎn)線成為可能，極大地提高了系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化與智能化水平，減少了工業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力投入，降低了系統(tǒng)故障率。但是電子自動(dòng)化裝置的應(yīng)用也帶來(lái)了一些弊端，因?yàn)殡娮幼詣?dòng)化裝置對(duì)電磁干擾比較敏感，所以容易因?yàn)楦蓴_問(wèn)題出現(xiàn)誤動(dòng)作，為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，有必要深入研究電子自動(dòng)化裝置的干擾形式和抑制技術(shù)。

1　電子自動(dòng)化裝置干擾類(lèi)型

電子自動(dòng)化裝置往往工作在比較復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，面臨著靜電干擾、磁場(chǎng)耦合、共模干擾、共阻抗干擾以及漏電和電網(wǎng)污染等多種形式的干擾，需要采取綜合措施抑制干擾。

1.1靜電干擾/磁場(chǎng)耦合

靜電干擾是電子自動(dòng)化裝置自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)槠洚a(chǎn)生的電場(chǎng)和裝置中的電容耦合而對(duì)電子自動(dòng)裝置造成的電磁干擾。電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力線路、變壓器、電磁鐵、交流接觸器等設(shè)備都會(huì)對(duì)電子自動(dòng)化裝置產(chǎn)生不同程度的干擾，因?yàn)檫@些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生交變電磁等干擾信號(hào)。例如大電流動(dòng)力線路周?chē)碾妶?chǎng)，隨著電流強(qiáng)度的變化而出現(xiàn)很強(qiáng)的波動(dòng)信號(hào)，給周邊其他線路會(huì)造成嚴(yán)重的干擾。強(qiáng)電流線路會(huì)在電流四周形成很強(qiáng)的磁場(chǎng)［1］。如果電子設(shè)備在強(qiáng)電路磁場(chǎng)周?chē)娮釉O(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的電磁波將會(huì)受到強(qiáng)電流磁場(chǎng)影響，出現(xiàn)耦合干擾，甚至?xí)a(chǎn)生電弧和電火花，嚴(yán)重干擾電子自動(dòng)裝置的正常運(yùn)行。

1.2共模干擾/共阻抗干擾因素

電子自動(dòng)化裝置往往采用差分信號(hào)傳輸方式，但是裝置信號(hào)收發(fā)器共模電壓有一定的范圍，如果線路中共模電壓超過(guò)了工作范圍，就會(huì)給電子自動(dòng)化裝置帶來(lái)干擾。共模干擾往往會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾信號(hào)，影響電子自動(dòng)化裝置正常的數(shù)據(jù)通信，甚至有可能造成通信接口等電子自動(dòng)化裝置零部件損壞。除此之外，各種有觸點(diǎn)的電氣開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電火花、電弧等都會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁波，同樣也會(huì)給電子自動(dòng)化裝置造成很?chē)?yán)重的信號(hào)干擾。電子自動(dòng)化裝置內(nèi)的電阻和電感等元器件多安裝在電子回路之間的公共導(dǎo)線上，任意一個(gè)回路電流經(jīng)過(guò)了電路之間的公共導(dǎo)線，都會(huì)使公共導(dǎo)線上出現(xiàn)壓降，這個(gè)壓降耦合和其他電子回路之間就會(huì)產(chǎn)生共阻抗干擾。共阻抗干擾會(huì)導(dǎo)致電路狀態(tài)出現(xiàn)瞬變，高頻電路也會(huì)受到比較嚴(yán)重的干擾。

1.3漏電耦合/電網(wǎng)污染

如果控制裝置內(nèi)部、內(nèi)部和外部之間不應(yīng)該存在電氣聯(lián)系的位置電氣絕緣性能下降，設(shè)備內(nèi)部、設(shè)備之間就有可能出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，最終出現(xiàn)漏電耦合干擾。尤其是在空氣潮濕的環(huán)境下，電子自動(dòng)化裝置內(nèi)部元器件運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)結(jié)露水，元器件之間絕緣性能下降，更容易出現(xiàn)耦合干擾，導(dǎo)致電子自動(dòng)裝置誤動(dòng)作。除了漏電干擾，電網(wǎng)污染也是干擾來(lái)源之一。電子自動(dòng)化裝置運(yùn)行過(guò)程中容易受到電網(wǎng)信號(hào)的干擾。例如大型感性負(fù)載關(guān)閉瞬間產(chǎn)生的浪涌過(guò)壓疊加在電網(wǎng)電壓上，會(huì)導(dǎo)致用電設(shè)備在啟動(dòng)瞬間電壓降落，大功率可控硅導(dǎo)通瞬間會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波形畸變加劇，被電網(wǎng)吸收的高頻干擾信號(hào)也將對(duì)電自動(dòng)化裝置產(chǎn)生干擾，多級(jí)變壓器寄生電容耦合到電子自動(dòng)化裝置供電線路，這些干擾信號(hào)都會(huì)給電子自動(dòng)化裝置的運(yùn)行可靠性帶來(lái)不利的影響［2］。

2　電子自動(dòng)化裝置干擾抑制技術(shù)

介紹了靜電屏蔽、電磁屏蔽、共阻抗干擾抑制等干擾抑制技術(shù)。

2.1靜電屏蔽技術(shù)

靜電屏蔽技術(shù)主要針對(duì)靜電干擾，通過(guò)增強(qiáng)絕緣和靜電屏蔽措施，消除、減弱干擾信號(hào)。靜電平衡狀態(tài)下，導(dǎo)體內(nèi)部等電位，沒(méi)有電勢(shì)差，根據(jù)靜電干擾原因與干擾途徑和金屬導(dǎo)體特性，科學(xué)的接地就能夠很大程度上消除靜電干擾。除了接地，屏蔽處理也是常見(jiàn)的靜電干擾屏蔽措施，將電子自動(dòng)裝置的屏蔽體接地，能夠有效消除靜電干擾。對(duì)于信號(hào)線，金屬屏蔽線是最為常見(jiàn)的靜電干擾抑制措施。

2.2電磁屏蔽技術(shù)

磁屏蔽干擾抑制技術(shù)主要用于抑制磁場(chǎng)耦合干擾［3］。很多電子自動(dòng)化裝置都不可避免的運(yùn)行在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下，很多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及動(dòng)力線路都會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，近場(chǎng)干擾、磁場(chǎng)耦合都會(huì)對(duì)附近的電子自動(dòng)化裝置產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。為了抑制磁耦合干擾，可以使用高導(dǎo)磁材料制作磁屏蔽體，將電子自動(dòng)化裝置放置在磁屏蔽體內(nèi)，屏蔽磁信號(hào)。磁屏蔽不僅僅針對(duì)電子自動(dòng)化裝置，也可以用于干擾源，對(duì)強(qiáng)磁干擾源進(jìn)行屏蔽處理，能夠隔斷干擾源向外磁輻射，營(yíng)造一個(gè)弱磁環(huán)境，保護(hù)電子自動(dòng)化裝置。交變電磁場(chǎng)頻率變化將導(dǎo)致電磁輻射變化，頻率越高，產(chǎn)生的電磁輻射強(qiáng)度越大，所以電磁輻射干擾主要來(lái)自高頻電磁場(chǎng)。電磁屏蔽的基本原理是使用銅、鋁等低電阻率金屬制作屏蔽層，電磁波穿過(guò)金屬將在金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流，削弱電磁場(chǎng)的作用，保護(hù)內(nèi)部的電子自動(dòng)化裝置［4］。電磁屏蔽同樣可以用于被保護(hù)裝置或者干擾源，保護(hù)效果較好。

2.3共阻抗干擾抑制

共阻抗干擾是一種普遍存在的干擾形式，所有的電子回路的公共電路上都會(huì)產(chǎn)生共阻抗干擾。共阻抗干擾最主要以電源共阻抗干擾、公共線路共阻抗干擾為主。為了抑制共阻抗干擾，需要應(yīng)用高質(zhì)量電燎，加大電源功率容限并且降低電源內(nèi)阻。模擬電路與數(shù)字電路之間的電源線和地線應(yīng)該相互分開(kāi)，分別接在專(zhuān)用電源線上，電源線與地線應(yīng)該盡量選擇長(zhǎng)度短的大截面線路，減少公共電源線與回路共阻抗干擾。為了抑制強(qiáng)電設(shè)備干擾，要求電子自動(dòng)化裝置工作地和安全地接地電阻盡量小。

3　結(jié)語(yǔ)

電子自動(dòng)化裝置干擾主要來(lái)自電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波脈沖信號(hào)，抑制信號(hào)干擾主要從隔離和濾波兩方面入手，通過(guò)對(duì)電子自動(dòng)化裝置或者干擾源的隔離來(lái)抑制干擾，除此之外，還可以應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)手段，對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行濾波篩選，在干擾抑制實(shí)際工作中，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的抑制技術(shù)，保證抑制效果，提高電子自動(dòng)化裝置的運(yùn)行可靠性。

［1］劉勇.電子自動(dòng)化裝置的干擾與抑制技術(shù)探究［J］.電子測(cè)試，2013（20）.

［2］張東，黃華.電子自動(dòng)化控制裝置的常見(jiàn)干擾因素及抗干擾對(duì)策［J］.吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（12）.

［3］姬翔.電子自動(dòng)化控制中的干擾因素及改善分析［J］.科技傳播，2014（24）.

［4］李驕龍.電子自動(dòng)化控制中的干擾因素及改善分析［J］.化工管理，2015（15）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.142

王璐（1982-），女，遼寧本溪人，碩士，講師，研究方向：控制理論。