分析鋼廠自動(dòng)化儀表的抗干擾策略

寶鋼股份黃石涂鍍板有限公司 楊璟虔

分析鋼廠自動(dòng)化儀表的抗干擾策略

寶鋼股份黃石涂鍍板有限公司 楊璟虔

在鋼廠的生產(chǎn)車間當(dāng)中，各種機(jī)械的運(yùn)行，使得電磁干擾現(xiàn)象多發(fā)，嚴(yán)重影響到自動(dòng)化儀表的運(yùn)行，進(jìn)而影響到鋼廠的正常工作，所以制定有效的抗干擾策略對(duì)鋼廠的運(yùn)行具有重要的作用。本文進(jìn)行分析鋼廠當(dāng)中各種干擾自動(dòng)化儀表正常工作的因素，確定針對(duì)性的抗干擾策略，使電磁的干擾效果得到有效降低，為人們進(jìn)行處理鋼廠自動(dòng)化儀表的電磁干擾提供有效的借鑒。

鋼廠；自動(dòng)化儀表；抗干擾策略；電磁干擾

在鋼廠的生產(chǎn)車間當(dāng)中，電磁具有范圍廣大、干擾效果強(qiáng)等特點(diǎn)，使得許多設(shè)備受到電磁干擾，影響到其正常運(yùn)行，如在起重設(shè)備和軋鋼機(jī)當(dāng)中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置和電能變換部分，電磁干擾會(huì)影響到這些部分的正常工作，進(jìn)而影響到自動(dòng)化儀表的正常運(yùn)行。所以進(jìn)行探究自動(dòng)化儀表的抗干擾策略對(duì)促進(jìn)鋼廠的工作效率的提高具有重要的意義。

1 印制電路板的抗干擾策略

構(gòu)成鋼廠自動(dòng)化儀表的硬件組成中，印制電路板占據(jù)重要的位置，其可以進(jìn)行連接各大重要電路器件，而印制電路板則可以有效表現(xiàn)出儀表的性能。在進(jìn)行設(shè)計(jì)印制電路板的時(shí)候，其關(guān)注點(diǎn)多在如何減少占用的空間，保持布局的合理化上，而在電磁兼容性方面不夠重視，導(dǎo)致線路出現(xiàn)問題[1]。因此在設(shè)計(jì)印制電路板之時(shí)，需要完成這兩點(diǎn)：第一，需要進(jìn)行有序處理印制電路板的元器件的安裝位置，使用處相同的傳統(tǒng)元器件可以得到有效擺放，使得各個(gè)元器件之間均可以保持獨(dú)立，避免產(chǎn)生運(yùn)行干擾。在工作當(dāng)中，可以按照電壓與電源的要求進(jìn)行分組，并且按照數(shù)字和電流的要求進(jìn)行第二次分組，使互相有聯(lián)系的元器件可以集中，并且使元器件方向可以保持相同。第二，需要注意加粗印制電源線與地線。這是由于如果印制電路板的電源線與地線過細(xì)，則電源線與地線當(dāng)中的電阻會(huì)導(dǎo)致電源和電位產(chǎn)生變化，導(dǎo)致噪音的出現(xiàn)，因此需要將電源線與地線布設(shè)在印制板的兩面，保障線路的安全。

2 信號(hào)通道的抗干擾策略

輸出輸入接口是信號(hào)通道，其很可能會(huì)因?yàn)椴僮鞯腻e(cuò)誤而出現(xiàn)問題，進(jìn)而影響到鋼廠自動(dòng)化儀表的正常運(yùn)行，因此需要按照鋼廠自動(dòng)化儀表的特性，進(jìn)行正確處理輸出輸入接口，降低對(duì)儀表的干擾。在日常工作中有幾種方法可以解決此類問題：第一是濾波法。在獲得信號(hào)的頻帶的情況下，濾波法可以有效減少噪音對(duì)儀表的干擾。并且在自動(dòng)化儀表中采用濾波器是低通濾波器，因?yàn)樵跈z測(cè)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，噪音處于高頻量的范圍，使用低通濾波器可以有效降低噪音。第二是隔離的方法。隔離屬于光電耦合模塊當(dāng)中實(shí)施的，其依據(jù)有效的方法進(jìn)行組合發(fā)電器件和光敏器件，而進(jìn)行傳遞電信號(hào)的主要方法為光信號(hào)。通過這種方式可以避免電信號(hào)和共地點(diǎn)進(jìn)行直接連接，對(duì)降低干擾具有重要的作用。

3 單片機(jī)的抗干擾策略

在工作當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)通常由模擬電路與數(shù)字電路所組成，其通過線間耦合的方法完成串?dāng)_通路的要求，使得電路當(dāng)中出現(xiàn)干擾，并且容易引發(fā)輻射，進(jìn)而影響到電源的正常運(yùn)行。因此在鋼廠自動(dòng)化儀表中進(jìn)行設(shè)計(jì)單片機(jī)的電磁兼容性之時(shí)，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)接地，不僅要使頻率和功率隔離可以適應(yīng)單片機(jī)運(yùn)行的需求，也需要保持接地安全。同時(shí)在進(jìn)行設(shè)計(jì)電源的時(shí)候，需要根據(jù)單片機(jī)的要求進(jìn)行選擇合適的電源，并且進(jìn)行進(jìn)行合理設(shè)計(jì)電源的特性。在進(jìn)行選擇電源的時(shí)候，需要進(jìn)行辨別電源是需要集中式供電還是分布供電，而且也需要進(jìn)行確定是選擇電池還是整流電源提供電量。而在設(shè)計(jì)電源特性的時(shí)候，需要進(jìn)行考慮電源需要何種功率裕度等。

4 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的抗干擾策略

在使用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的時(shí)候，如果存在明顯的干擾噪聲，但是進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，信號(hào)卻比較微弱，這種情況下會(huì)嚴(yán)重影響到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的正常運(yùn)行。在鋼廠當(dāng)中，其環(huán)境相對(duì)保持穩(wěn)定，其主要干擾的來源是設(shè)備、引線等。對(duì)于這些情況，其解決措施為：第一要想減少高頻共模引發(fā)的影響，避免儀器受到干擾。需要在檢測(cè)到干擾信號(hào)頻率較高的時(shí)候，實(shí)施屏蔽保護(hù)，減少或者消除屏蔽體和傳輸線當(dāng)中的共模電壓，使干擾信號(hào)無法順利傳播。第二可以采用浮地技術(shù)，將電流阻隔，使共模電流得以減少。第三需要可以使用電流取代電壓進(jìn)行傳輸，這是因?yàn)殡娏鞣€(wěn)定性更強(qiáng)，方便進(jìn)行遠(yuǎn)距離地傳輸，而且可以有效抵抗干擾，其傳輸效果明顯高于電壓傳輸。第四給傳感器進(jìn)行適當(dāng)改變，可以有效提高抗干擾的效果。比如可以在傳感器上使用轉(zhuǎn)換器和工藝進(jìn)行集成，可以有效提高系統(tǒng)的抗干擾能力，提高線路的穩(wěn)定性。

5 傳感器的抗干擾策略

在鋼廠工作當(dāng)中，其所需要檢測(cè)的非電量參數(shù)存在許多的差別，因此其所選擇的檢測(cè)方法也明顯不同。而且就算選擇相同的檢測(cè)方法，其檢測(cè)的結(jié)果也會(huì)受到光監(jiān)測(cè)器數(shù)量的影響。為了解決這些問題，需要選擇合適的傳感器。比如鋼廠儀表傳感器在使用的時(shí)候，其所處的環(huán)境有所不同，因此在進(jìn)行使用的時(shí)候，需要仔細(xì)檢查周圍的環(huán)境，查看是否存在濕度、熱度、塵埃等方面的干擾。只有正確使用鋼廠儀表傳感器，才能有效對(duì)抗這些干擾，保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

6 儀表電源的抗干擾策略

在進(jìn)行分析自動(dòng)化儀表之后，其所具有的模擬電路多和數(shù)字電路共同存在，而且其電源的端口也非常容易遭受電磁的影響。為了降低各種干擾的影響，可以使用以下方法進(jìn)行處理：第一，可以在電源的端口進(jìn)行安裝濾波器，常見的電源線濾波器，其作用在于吸收低于30MHz頻率的噪音，但是脈沖干擾諧波的頻率多可以超過100MHz，所以在電源的端口進(jìn)行安裝濾波器無法獲得預(yù)期效果。而儀表電源中裝入群脈沖干擾抑制器，不但可以有效抵抗高頻率的噪音，也可以二是往信號(hào)源反射低頻干擾信號(hào)，使脈沖群干擾信號(hào)得到有效控制，降低干擾信號(hào)源對(duì)自動(dòng)化儀表的影響。第二，通過分離電路直流電源與數(shù)字電路電源模擬，以及不斷降低電路當(dāng)中的電阻，可以有效減少數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬電路的干擾，完成模擬電路運(yùn)行的要求。第三，通過采用隔離電源的方法，也可以有效抵御干擾。這是由于自動(dòng)化儀表所使用的電源電路使吸收干擾的主要途徑，從電源線上進(jìn)行阻斷這一干擾，對(duì)提高抗干擾的效果具有重要的作用。

7 總結(jié)

目前在鋼廠的生產(chǎn)車間當(dāng)中，存在大量的電磁干擾，嚴(yán)重影響了自動(dòng)化儀表的正常運(yùn)行，所以需要制定有效的措施進(jìn)行阻斷干擾，維持自動(dòng)化儀表的順利運(yùn)行。在實(shí)際工作中，可以通過印制電路板的抗干擾策略、信號(hào)通道的抗干擾策略、單片機(jī)的抗干擾策略、傳感器的抗干擾策略、儀表電源的抗干擾策略等，使電磁干擾可以順利阻斷，提高抗干擾的效果，使自動(dòng)化儀表得以正常運(yùn)行，最終促進(jìn)鋼廠生產(chǎn)車間的安全生產(chǎn)。

[1]劉彩霞,錢建國(guó),張奎巖,劉曉丹.鞍鋼新4-#高爐PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾方法[J].安全,2015(06):120-121.

[2]趙慶杰,儲(chǔ)滿生.電爐煉鋼原料及直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)[J].中國(guó)冶金,2016(04):88-89.

楊璟虔，寶鋼股份黃石涂鍍板有限公司電氣工程師。