電子自動化控制中的干擾問題與改善方式

史闊+付紀新+王思翔

摘 要 文章首先從線路、電源和信號三個方面對電子自動化控制中的干擾問題進行了簡要分析，在此基礎(chǔ)上對改善電子自動化控制中干擾問題的有效方式進行論述，期望通過本文的研究能夠?qū)﹄娮幼詣踊刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定運行有所幫助。

【關(guān)鍵詞】電子自動化 控制系統(tǒng) 干擾

1 電子自動化控制中的干擾問題分析

近年來，隨著電子自動化技術(shù)的發(fā)展，使得以該技術(shù)為核心的自動化控制裝置各方面的性能日趨完善，其在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越廣泛。但由于此類設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境相對比較復雜，致使其在運行過程中，常常會受到各種因素的干擾，這在一定程度上對自動化控制裝置的運行穩(wěn)定性和可靠性造成影響，下面重點對主要的干擾問題進行分析。

1.1 線路的干擾問題

電子自動化控制裝置或系統(tǒng)在應(yīng)用時，需要通過線路與被控制設(shè)備進行連接，由此可能會產(chǎn)生如下干擾問題：

1.1.1 靜電感應(yīng)

這是比較常見的一種連接線路干擾問題，所謂的靜電感應(yīng)具體是指在電容耦合的情況下，給電場侵入其它線路提供了一個途徑，當電場侵入后，會對I/O信號產(chǎn)生干擾。對于自動化控制系統(tǒng)而言，檢測與控制信號的傳送路徑為傳輸線路，幾乎所有的線路采用的都是平行的布設(shè)方式，同時，由于受到空間的限制，線路與線路之間的距離相對較近，如繼電器模組的輸入與輸出信號線路、開關(guān)電源的連接線等，都可能因為靜電感應(yīng)的存在而產(chǎn)生干擾。

1.1.2 電磁感應(yīng)

在電子自動化控制裝置或系統(tǒng)的具體應(yīng)用中，電磁感應(yīng)引起的干擾問題經(jīng)常被忽視。由于在自動化控制裝置或是系統(tǒng)的周圍有著大量的電子設(shè)備和電氣設(shè)備，同時還有無線電廣播等，這些都會產(chǎn)生電磁場，并以電磁感應(yīng)的方式干擾系統(tǒng)中的通信線路，當通信線路受到電磁干擾之后，容易引起控制系統(tǒng)上的信號指示燈閃爍，嚴重時可能造成控制器亂碼，由此會對系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性帶來影響。電磁干擾的常見類型如圖1所示。

1.2 電源干擾

電源本身就是一個能量十分巨大的電磁場，在其附近的電器設(shè)備全都會受到它的影響。雖然在實際應(yīng)用中，大部分自動化控制系統(tǒng)的電源均處于隔離狀態(tài)，但受到運行環(huán)境和生產(chǎn)工藝等多重因素的影響，使得對電源的隔離效果無法達到最佳，常常與理論值相差甚遠。如，線路中分布電容的存在會引起電能泄露，這部分電能會積聚在電容附近，一少部分則會沿著線路向下一個電容移動，在電能不斷積累的情況下，對自動化控制系統(tǒng)的干擾會變得越來越強，系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性也會隨之受到影響。此外，自動化控制系統(tǒng)中的電子設(shè)備在啟停的瞬間，供電電壓會產(chǎn)生突變，這樣容易引起供電電源過壓、欠壓或是浪涌等干擾問題，這部分干擾經(jīng)由電源內(nèi)阻耦合到電路后，會造成控制系統(tǒng)運行異常，嚴重時則會導致系統(tǒng)死機。

1.3 信號干擾

所謂的信號干擾具體是指自動化控制系統(tǒng)當中的感性元器件在信號線上工作時所產(chǎn)生出來的噪聲干擾。通常情況下，當電流從感性元件上經(jīng)過時，會產(chǎn)生出電磁場，同時雷電等現(xiàn)象會使感性元件上產(chǎn)生電磁干擾，進而形成信號干擾。

2 改善電子自動化控制中干擾問題的有效方式

由于電子自動化控制系統(tǒng)的干擾問題較為復雜，想要從根本上消除干擾難度較大，并且目前的技術(shù)也很難實現(xiàn)，為此，可以采取有效的技術(shù)措施，對干擾問題加以改善，從而使干擾對系統(tǒng)運行過程的影響降低到允許的范圍之內(nèi)，這樣便能夠確保自動化控制的運行穩(wěn)定性和可靠性。通過上文的分析可知，電子自動化控制系統(tǒng)的干擾源有很多是無法徹底消除的，對于此類干擾問題，只能通過抑制或是隔離的方法，使其達到可接受的范圍，而屏蔽技術(shù)是目前抑制和隔離干擾源最為常用，也是效果最佳的技術(shù)之一。

2.1 干擾隔離技術(shù)

該技術(shù)措施具體是指將自動化控制中容易受到干擾的元件盡可能設(shè)置在遠離干擾源的位置處，同時，強電的回路線應(yīng)當單獨設(shè)置一條線路，切不可圖方便與信號線混在一起，以免增大信號干擾的幾率。對于強度不同的信號線而言，應(yīng)在線路之間采取有效的隔離措施，確保線路不會出現(xiàn)平行走向，防止電磁相互干擾，影響系統(tǒng)正常運行，可將兩種線路以正相交的形式進行布設(shè)，借此來降低干擾。對于不同的電平，應(yīng)當按照高低進行區(qū)分，不得采用同一根電纜進行連接，也不得接入同一個插件，以免電路當中形成小的回路。實踐表明，隔離技術(shù)對靜電干擾問題的解決最為有效，可將控制電纜設(shè)置在距離電氣回路較遠的位置處，兩者之間的距離應(yīng)當為導體直徑的40倍以上，在該距離下，靜電干擾對系統(tǒng)運行的影響會被顯著削弱，并達到允許的范圍。

2.2 干擾抑制技術(shù)

該技術(shù)措施具體是指將屏蔽設(shè)備安裝在干擾源的附近，通過屏蔽來進一步減弱干擾作用，再將屏蔽設(shè)備進行可靠接地，能夠使電源產(chǎn)生的干擾源獲得有效抑制，由此可大幅度降低電源對周圍導線及回路的干擾。如果是耦合電路，可使用同軸電纜與雙絞線組合的方式對干擾源進行抑制，當同軸電纜接地之后，可以對電磁場的耦合干擾起到良好的抑制效果，再配以雙絞線的磁場屏蔽作用，便可使電源干擾問題得到解決。

3 結(jié)論

綜上所述，電子自動化控制系統(tǒng)在運行的過程中，會受到不同的干擾，由此會導致系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性下降，為此應(yīng)當對干擾問題進行分析，并采取科學合理的技術(shù)措施對干擾問題進行改善，從而為電子自動化控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行提供保障。

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作者單位

沈陽理工大學 遼寧省沈陽市 110159