工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)干擾源與對(duì)策

徐余

（杭州雙益機(jī)電工程有限公司，浙江 杭州 310014）

0 引言

工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了工業(yè)生產(chǎn)的智能化與穩(wěn)定性，有助于我國工業(yè)生產(chǎn)模式的不斷完善。因此，做好工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的干擾技術(shù)完善，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)水平的提升具有重要作用。

1 工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的干擾源分析

工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)主要由各種控制器組成，這些控制器通過線路進(jìn)行連接，保證電流的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)很容易受外部因素的干擾，從而影響運(yùn)行的穩(wěn)定性，不利于工業(yè)生產(chǎn)的順利開展[1]。

1.1 輻射干擾

輻射干擾是一種電磁干擾，它是指電子設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的干擾信號(hào)，通過空間耦合的方式，傳遞到其他的電子設(shè)備當(dāng)中，從而影響了其他電子設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。輻射電磁場(chǎng)主要是由無線電廣播、電視、雷電、電力網(wǎng)絡(luò)暫態(tài)過程等設(shè)備產(chǎn)生，其在人類社會(huì)中的分布十分復(fù)雜，若工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)處于其中，系統(tǒng)中的設(shè)備受輻射的干擾，影響控制自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的問題。其影響方式主要有兩種途徑：一是直接輻射。這種輻射方式是直接對(duì)工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部的電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾，從而影響工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。二是對(duì)工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)造成輻射，影響系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)之間的協(xié)作，導(dǎo)致工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂現(xiàn)象。

1.2 傳導(dǎo)干擾

傳導(dǎo)干擾是工業(yè)生產(chǎn)中常見的干擾形式，其主要分為電源和信號(hào)線干擾兩種。電源干擾是指工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)由電網(wǎng)統(tǒng)一進(jìn)行電能供應(yīng)，由于電網(wǎng)的覆蓋面積廣，其在覆蓋面積內(nèi)可能受到的干擾因素多，一旦電網(wǎng)受到外部因素的干擾，很可能出現(xiàn)短路現(xiàn)象，導(dǎo)致工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)缺乏電能支持。工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)為了避免電網(wǎng)短路問題的出現(xiàn)，通常采用隔離電源的方式進(jìn)行解決，但其在實(shí)際運(yùn)行中的效果并不理想，導(dǎo)致電源絕對(duì)隔離的情況不可能出現(xiàn)，系統(tǒng)受電源干擾的問題一直存在。信號(hào)線干擾是指工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部由各種信號(hào)傳輸線連接，以保證系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)的順利傳遞。但系統(tǒng)在政策運(yùn)行的過程中，很容易受到外部信號(hào)的干擾，如，外部電磁輻射的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)傳遞異常，從而出現(xiàn)工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)故障問題。

1.3 接地干擾

工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)在安全運(yùn)行前，需要做好接地，以達(dá)到進(jìn)行電磁抑制的作用。正確的接地，不僅可以降低外部電磁對(duì)于系統(tǒng)的干擾，還可以保證系統(tǒng)內(nèi)部電磁不外排放，從而保障系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。但是，錯(cuò)誤的接地，會(huì)增加外部電磁對(duì)于系統(tǒng)的干擾，不利于工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

1.4 內(nèi)部干擾

工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)部干擾是指系統(tǒng)內(nèi)部各控制部件，在運(yùn)行的過程中產(chǎn)生電磁，進(jìn)而出現(xiàn)相互輻射的現(xiàn)象。導(dǎo)致這種問題的出現(xiàn)是由于工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)件繁多，需要制造廠商做好系統(tǒng)內(nèi)部的電磁兼容設(shè)計(jì)，以保證系統(tǒng)后期運(yùn)行過程中不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部干擾的現(xiàn)象。但是，部分制造廠商在進(jìn)行工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)，并沒有做好電磁兼容設(shè)計(jì)，導(dǎo)致系統(tǒng)實(shí)際使用過程中，出現(xiàn)內(nèi)部干擾問題[2]。

2 工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的常見干擾現(xiàn)象及判斷步驟

2.1 常見干擾現(xiàn)象

工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)常見的干擾，主要表現(xiàn)為以下幾種現(xiàn)象：一是工業(yè)生產(chǎn)過程中，在對(duì)工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)出指令時(shí)，電機(jī)出現(xiàn)無規(guī)則轉(zhuǎn)動(dòng)，并沒有根據(jù)指令做出相應(yīng)的生產(chǎn)制造工作。二是工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的信號(hào)等于零時(shí)，其數(shù)字表盤上的數(shù)值出現(xiàn)亂跳的現(xiàn)象，則表示系統(tǒng)受到干擾。三是傳感器工作過程中，工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)采集的信號(hào)與實(shí)際工作的參數(shù)信號(hào)不相對(duì)應(yīng)，且誤差值出現(xiàn)現(xiàn)實(shí)無規(guī)律，則表示系統(tǒng)受到干擾。四是工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)與交流伺服系統(tǒng)公用的同一電源工作不正常時(shí)，則表示系統(tǒng)受到干擾。

2.2 干擾的判斷步驟

工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)干擾的判斷步驟可以分為以下三個(gè)方面，首先，在工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的接受端口，借助萬用表AC檔進(jìn)行檢測(cè)，工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)受到干擾時(shí)，交流信號(hào)采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化，根據(jù)數(shù)據(jù)變化的大小，可以判斷干擾的大小。其次，借助萬用表測(cè)工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的口端與地端之間的電壓差，判斷工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)口段是否接地，接地是否正確等方面，若檢測(cè)存在交流電壓，則表示工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)存在干擾，電壓差的大小反映了干擾的大小。最后，一般工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)為單點(diǎn)接地，可以通過檢測(cè)工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)屏蔽層是否接地，接地是單點(diǎn)還是雙點(diǎn)等，對(duì)其進(jìn)行干擾判斷。

3 工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)干擾解決對(duì)策

由于工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，導(dǎo)致工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)在生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境中運(yùn)行受到的干擾因素較多，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行干擾解決對(duì)策的完善，提升工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾性，促進(jìn)系統(tǒng)整體抗干擾性能的完善[3]。

3.1 電源抗干擾技術(shù)

工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行需要大規(guī)模電能的支持，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，工業(yè)行業(yè)可以結(jié)合生產(chǎn)的特殊性，在進(jìn)行工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)線路鋪設(shè)時(shí)，進(jìn)行線路鋪設(shè)的科學(xué)設(shè)計(jì)，把干預(yù)設(shè)備和控制措施與線路鋪設(shè)相結(jié)合，以降低電源干擾，使得工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)可以準(zhǔn)確進(jìn)行信號(hào)、指令傳遞，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定。例如，工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)容易受強(qiáng)電干擾，工業(yè)行業(yè)在進(jìn)行線路鋪設(shè)時(shí)，可以把控制信號(hào)線路與強(qiáng)電相隔離，保證弱電與強(qiáng)電之間的間距，從而降低強(qiáng)電對(duì)于控制信號(hào)的干擾，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定。

3.2 設(shè)計(jì)抗干擾技術(shù)

由于工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)不能與高壓電器在同一開關(guān)柜內(nèi)進(jìn)行工作，在進(jìn)行系統(tǒng)位置設(shè)計(jì)時(shí)，可以結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的多變性，合理化進(jìn)行工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)位置的安排，采用中間繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)外部開關(guān)量信號(hào)的隔離，從而保障信號(hào)傳遞的正確，保障工業(yè)生產(chǎn)的有序開展[4]。同時(shí)，由于工業(yè)控制柜內(nèi)存在很多信號(hào)線，很容易由于各種因素出現(xiàn)信號(hào)線紊亂問題，從而導(dǎo)致工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障。因此，在進(jìn)行控制柜內(nèi)部信號(hào)線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同信號(hào)線的使用需求，對(duì)設(shè)備進(jìn)行分層擺放，從而保障控制柜內(nèi)部的線路布置清晰，不僅可以保證不同信號(hào)新信號(hào)傳遞的快速、及時(shí)，還為后期維修、養(yǎng)護(hù)工作的開展，降低了難度，降低了各信號(hào)線間的相互干擾。

3.3 阻抗匹配的科學(xué)設(shè)計(jì)

為了避免工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)長距離信息傳遞失真問題，應(yīng)當(dāng)做好阻抗匹配的合理化調(diào)整，以保證信號(hào)傳遞的真實(shí)性、及時(shí)性。首先，開關(guān)量信號(hào)一般地電纜沒有特殊要求，但要進(jìn)行長距離信號(hào)傳遞時(shí)，需要選擇屏蔽電纜進(jìn)行信號(hào)傳遞，以保證信號(hào)傳遞的真實(shí)性。其次，模擬信號(hào)和高速信號(hào)應(yīng)當(dāng)運(yùn)用屏蔽電纜，降低外部因素對(duì)于信號(hào)的干擾。最后，通信電纜選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，選擇可靠性高、屏蔽性好、品質(zhì)好的電纜，以保證信號(hào)傳遞的穩(wěn)定。

3.4 接地系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)

接地系統(tǒng)的正確性，有助于提升工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾效果；接地系統(tǒng)的錯(cuò)誤，不僅導(dǎo)致接地系統(tǒng)運(yùn)行紊亂，還增加了工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)后期工作的難題，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，施工人員在進(jìn)行工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)接地前，應(yīng)當(dāng)做好接地系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合生產(chǎn)環(huán)境，進(jìn)行接地施工方案的完善，保證后續(xù)施工的正確、有序開展。一方面施工人員應(yīng)當(dāng)對(duì)影響接地系統(tǒng)正確性的因素進(jìn)行分析，做好工業(yè)生產(chǎn)施工環(huán)境的排查工作，逐步進(jìn)行影響因素的排查，以保證接地系統(tǒng)施工的有序開展。另一方面施工人員在進(jìn)行接地系統(tǒng)施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好接地工作與保護(hù)接地的分開，避免接地系統(tǒng)施工過程中，出現(xiàn)系統(tǒng)紊亂的問題，從而保障接地系統(tǒng)工作的正常開展，提升工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾能力。此外，在接地系統(tǒng)施工完成后，應(yīng)當(dāng)做好接地系統(tǒng)的檢測(cè)工作，檢測(cè)系統(tǒng)質(zhì)量是否合格，保證后續(xù)使用的安全、穩(wěn)定。

3.5 電子器件的科學(xué)選擇

工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)為了提升抗干擾能力，應(yīng)當(dāng)結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)部電流信號(hào)運(yùn)行的需求，進(jìn)行電子器件的科學(xué)選擇，借助電子器件降低外部對(duì)于系統(tǒng)的干擾，從而保障系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。如，結(jié)合工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部弱電流信號(hào)交流的需求，選擇濾波器，對(duì)外部高頻電流進(jìn)行過濾，從而降低外部生產(chǎn)環(huán)境對(duì)于系統(tǒng)的干擾，保障系統(tǒng)工作的順利。同時(shí)，工業(yè)行業(yè)應(yīng)當(dāng)結(jié)合控制自動(dòng)化系統(tǒng)的特殊性，提升對(duì)于控制自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)督，組建監(jiān)督小組，全方位、全天候的進(jìn)行監(jiān)督工作的開展，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，不僅可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還可以避免生產(chǎn)誤差的出現(xiàn)，提升工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)行業(yè)可以基于系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性需求，招聘具有專業(yè)知識(shí)、操作能力與工作經(jīng)驗(yàn)的人才，進(jìn)行監(jiān)督小組的組建，保證小組內(nèi)部各成員均具有獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，可以根據(jù)工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的情況，判斷系統(tǒng)是否受到干擾，并對(duì)干擾因素進(jìn)行分析，及時(shí)進(jìn)行問題的解決，從而降低干擾帶來的損失，保證工業(yè)生產(chǎn)的效率[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)效率提升、產(chǎn)品質(zhì)量保證具有重要的作用。因此，工業(yè)行業(yè)應(yīng)當(dāng)對(duì)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的干擾因素進(jìn)行分析，結(jié)合生產(chǎn)與發(fā)展需求，提出相應(yīng)的解決措施，降低內(nèi)外部因素對(duì)于控制自動(dòng)化系統(tǒng)的干擾，在提升工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)抗干擾性能的基礎(chǔ)上，保證工業(yè)生產(chǎn)的順利，促進(jìn)工業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展。