自動化儀表干擾原因及抗干擾策略的研究

景海林

摘要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進我國電子自動化技術(shù)的發(fā)展，這也促進了自動化儀表在冶金行業(yè)中的使用。本文通過對自動化儀表技術(shù)的描述，分析了自動化儀表的干擾原因，并提出了自動化儀表抗干擾的策略及方法。

關(guān)鍵詞：自動化儀表、干擾原因、抗干擾、策略

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進我國電子自動化技術(shù)的發(fā)展，也促進了自動化儀表在冶金行業(yè)中的使用。自動化儀表具有一定的穩(wěn)定性和可靠性，這個特點對冶金業(yè)的健康發(fā)展、安全生產(chǎn)和質(zhì)量提升有重要的影響，同時關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟效益。在實際生產(chǎn)的過程中，因為自動化儀表工作的環(huán)境比較復(fù)雜，一旦外界出現(xiàn)了干擾的因素將造成儀表準(zhǔn)確率下降或失效，因此，為了降低外界環(huán)境和自身因素的干擾，應(yīng)該重視自動化儀表可靠性的設(shè)計。本文主要從自動化儀表技術(shù)出發(fā)，分析了自動化儀表干擾出現(xiàn)的原因。同時詳細闡述抵抗自動化儀表干擾的重要措施。

一：自動化儀表概述

自動化儀表作為自動化設(shè)備的核心部件，由顯示器、變送器以及傳感器組成，主要有溫度、壓力、流量、液位、過程性自動化儀表等。自動化儀表是具有報警、控制、記錄以及顯示等功能的多功能設(shè)備，可稱為自動化設(shè)備的“五官”?？垢蓴_是指防止因信號發(fā)生畸變而產(chǎn)生影響設(shè)備運行的因素，由于鋼廠環(huán)境的影響，儀表面臨的最大問題就是干擾，使得鋼廠自動化儀表存在測量誤差，影響了儀表的準(zhǔn)確度。隨著我國信息技術(shù)水平的提高，很大程度上促進了自動化儀表的發(fā)展，對自動化儀表抗干擾的研究也取得了較大的成果。但不可否認的是，我國鋼廠自動化儀表抗干擾能力依然存在一些問題，而如何提高自動化儀表的抗干擾能力也成為了研究部門亟待解決的問題。

二：對自動化儀表技術(shù)的評價

自動化儀表具有一定的功能，如測量、報警、控制、記錄、顯示等。使用領(lǐng)域有壓力、溫度、流量和過程控制等。在具體的冶金作業(yè)中，溫度儀表的核心部分有熱電偶和熱電阻等。其中的電偶有不同的種類，如防爆熱電偶、多點熱電偶和耐磨熱電偶等。壓力儀表的主要功能是對冶金過程中的壓力進行測量，在冶金行業(yè)中使用的自動儀表主要有以下幾種：環(huán)保儀表、壓力儀表和電工儀表等。

三：自動化儀表干擾原因分析

冶金自動化儀表的應(yīng)用，大大提升了生產(chǎn)效率和自控能力，自動化控制儀表具有自動編程的能力，簡化了儀表控制電路，提高了自控效果，同時在使用中具有記憶功能，進行算數(shù)和邏輯運算，達到數(shù)據(jù)處理效果，更好的解決生產(chǎn)問題，為生產(chǎn)提供可靠保障。但是，在生產(chǎn)過程中，難免會受到外部信號的干擾，導(dǎo)致自動化儀表信號傳輸不好，引起精度誤差或誤報警等，使控制程序出現(xiàn)偏差或故障。外部干擾出現(xiàn)測量誤差，損壞儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至導(dǎo)致生產(chǎn)過程中斷，造成數(shù)據(jù)丟失或安全事故，這也是國產(chǎn)儀表和進口儀表在可靠性方面最大差距。所以，及時處理分析各類自動化儀表干擾情況十分必要，必須采取有效的措施，從而充分發(fā)揮智能化儀表的可靠使用，提高生產(chǎn)安全性。

第一，漏電電阻和供電線路的互相干擾，不僅影響儀表的使用精確度，同時影響效率。此外，受到電磁感應(yīng)影響的話將造成自動化儀表出現(xiàn)故障，對測量的精度造成影響。不僅出現(xiàn)質(zhì)量問題，同時影響冶金的效率。

第二，自動化儀表在傳輸?shù)倪^程中容易受到周圍電場和磁場干擾的影響，因此，在儀表設(shè)計過程中，技術(shù)人員應(yīng)充分考慮此類影響，采取一定的屏蔽措施，進行相關(guān)的實驗檢測，降低這種干擾源的對設(shè)備的影響，為自動化儀表在生產(chǎn)使用過程中的可靠性奠定基礎(chǔ)。

三：自動化儀表抗干擾策略及方法

1.采用屏蔽技術(shù)避免干擾

一般可以采用屏蔽管對自動化儀表進行隔離，減輕電磁干擾影響，可以將金屬導(dǎo)線和電纜穿接在同一個屏蔽管中，減少干擾的情況，采用較好的屏蔽技術(shù)措施，能夠解決電磁干擾情況，提升自動化儀表的性能，實現(xiàn)自動控制和管理，達到較好的效果，另外，提高國產(chǎn)儀器儀表核心關(guān)鍵零部件的設(shè)計制造工藝水平，對標(biāo)國際行業(yè)標(biāo)桿，也已經(jīng)成為國內(nèi)儀器儀表制造業(yè)面臨的嚴峻現(xiàn)實。

2.重視對各種儀器設(shè)備的合理的使用

屏蔽器能夠降低電源和線路輻射的影響，降低干擾。此外，在自動化儀表中設(shè)置濾波器，也能夠降低電磁干擾。絕緣材料的使用也是很好的抗干擾形式，在儀器和放大器中使用絕緣材料能夠?qū)崿F(xiàn)兩者之間距離的增加，不僅提高儀表的運行效率，同時還能促進生產(chǎn)的安全性。磁力耦合器的使用也能夠在一定程度上消除磁場效應(yīng)，降低干擾問題的出現(xiàn)。

3.加強對智能化技術(shù)的應(yīng)用

智能化技術(shù)對自動化儀表的影響可從兩方面分析，首先工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的自動化儀表增加大量的執(zhí)行器、傳感器和數(shù)字化通信接口，大大提高數(shù)據(jù)的安全性和可靠性;另外嵌入式技術(shù)將微型芯片技術(shù)嵌入到自動化儀表中，使自動化儀表的處理能力得到較大改觀[3]。隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，以Intel的80X86系列、Motorola的68000系列、8051內(nèi)核系列為代表的傳統(tǒng)自動化儀表處理器逐步被32位RISC處理器所代替，32位RISC處理器具有低功耗、高性能等優(yōu)點，可以較好的迎合現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)對自動化儀表的要求。嵌入式操作系統(tǒng)具有代碼少、硬實時、搶先多任務(wù)等功能，并能夠使網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、圖形得到擴展。因此采用嵌入式操作系統(tǒng)可實現(xiàn)將越來越復(fù)雜的程序得到合理安排，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)難度。

4.橫向干擾和縱向干擾的消除

首先，工人在處理化學(xué)儀器的水平干擾時，可以使用屏蔽和過濾的方法。所謂屏蔽方法就是利用屏蔽設(shè)備，對干擾信號進行屏蔽。這種化學(xué)儀器的磁電阻相對較小。當(dāng)信號被屏蔽時，外部交變電磁場不影響電纜的導(dǎo)體，因此不影響化學(xué)儀器的值。所謂濾波方法就是在化學(xué)儀器上安裝濾波電路，以抵抗外界干擾信號的入侵。安裝濾波電路后，工人可以使用二次儀表輸入進一步截取信號。其次，在處理化工儀器的垂直干擾時，工作人員可以采用隔離法和接地法。隔離方法是對化學(xué)設(shè)備進行隔離?；瘜W(xué)儀器被封裝在一個盒子里，使它與外界相對隔絕，然后用放大器來消除干擾。為了提高消除干擾的質(zhì)量，可以在儀器和放大器之間放置絕緣材料，以避免水平干擾。所謂接地方法，就是在化工儀器接地時，根據(jù)實際情況增加點和長度。一般情況下，如果干擾信號強，需延長接地的長度，增加接地點的數(shù)量。如果干擾信號較弱，應(yīng)減小接地長度和連接。

5.利用各種儀器設(shè)備解決干擾問題

屏蔽器的使用可以防止電源和線路的電磁輻射，規(guī)避干擾，在自動化儀表系統(tǒng)中設(shè)置濾波器，可以消除電磁干擾，恢復(fù)儀表測量和控制能力，實現(xiàn)自我管理能力。另外，將絕緣材料放在儀表和放大器之間，增加兩者的距離，提高儀表運行效率，更好控制生產(chǎn)過程;利用磁力耦合器，消除磁場效應(yīng)，都是解決電磁干擾的有效措施。

結(jié)束語：

儀器儀表在使用中經(jīng)常受到外部干擾，各種干擾總是并行發(fā)生，導(dǎo)致生產(chǎn)過程受到影響。為此應(yīng)該在儀表的設(shè)計開發(fā)時采取綜合性的預(yù)防和控制措施，減少干擾源的出現(xiàn)、增加抗干擾儀器設(shè)備的使用、提高儀表核心功能零部件的制造工藝水平等，都會對儀表的可靠性使用起到保駕護航的作用。同時合理的抗干擾措施能夠提升自動化儀表的運行質(zhì)量，保證各行各業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的安全可靠運行，為高質(zhì)量發(fā)展起到不可估量的作用。

參考文獻：

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