電氣工程中自動(dòng)化設(shè)備抗干擾對(duì)策

杜浩博

嘉峪關(guān)宏晟電熱有限責(zé)任公司 甘肅 嘉峪關(guān) 735100

從企業(yè)生產(chǎn)的角度來(lái)說(shuō)，電氣自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)成為生產(chǎn)中不可或缺的重要設(shè)施。為更好地提高生產(chǎn)效率，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，企業(yè)需要提高電氣工程中自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用的穩(wěn)定性，加強(qiáng)設(shè)備防護(hù)，完善散熱系統(tǒng)，選用質(zhì)量較高的零部件，這樣才能在較短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出更多的高質(zhì)量產(chǎn)品，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。在實(shí)踐中，電氣自動(dòng)化設(shè)備容易受到多種因素的干擾，作為技術(shù)人員，需要認(rèn)真分析自動(dòng)化設(shè)備在電氣工程中存在的干擾因素，進(jìn)而采取有針對(duì)性的抗干擾手段，確保電氣系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1 電氣工程中自動(dòng)化設(shè)備的作用

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣工程在高新技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)舉足輕重的地位，幾乎涵蓋了所有與電子有關(guān)的工程行為。其中，最為典型的案例就是電子通信技術(shù)的進(jìn)步，該技術(shù)推動(dòng)了信息時(shí)代的快速發(fā)展，讓計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)成為信息時(shí)代的中心，使社會(huì)生產(chǎn)生活方式發(fā)生了巨大變化。

1.1 降低生產(chǎn)成本

在電氣工程領(lǐng)域，自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用至關(guān)重要，目前已經(jīng)應(yīng)用于各行各業(yè)中，小到一個(gè)電氣開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，大到航天科技的研究，都少不了自動(dòng)化設(shè)備的參與。簡(jiǎn)而言之，電氣工程自動(dòng)化技術(shù)就是將自動(dòng)化技術(shù)、智能技術(shù)應(yīng)用于電氣系統(tǒng)當(dāng)中，讓自動(dòng)化設(shè)備充分發(fā)揮作用，降低企業(yè)的人力成本和材料損耗，最大程度的幫助企業(yè)節(jié)省資金投入。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等行業(yè)中，自動(dòng)化技術(shù)能夠用設(shè)備的自動(dòng)化控制代替反復(fù)的人工勞動(dòng)，同時(shí)還能讓人們從惡劣的工作環(huán)境中解脫出來(lái)，使企業(yè)的生產(chǎn)成本得到降低，生產(chǎn)效率提高[1]。

1.2 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

在電氣工程中，自動(dòng)化設(shè)備不但能夠降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，還可以對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線中存在的生產(chǎn)問(wèn)題，構(gòu)建智能化的管理系統(tǒng)，盡早發(fā)現(xiàn)故障、解決故障。例如，在變電站中，自動(dòng)化設(shè)備可以完成變電站的自動(dòng)化控制和檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變電站運(yùn)行中的問(wèn)題，促進(jìn)電力技術(shù)的發(fā)展。在配電系統(tǒng)中，電氣自動(dòng)化技術(shù)可以應(yīng)用到配電自動(dòng)化的集中控制和局部控制方面，提高配電控制的精準(zhǔn)度。當(dāng)前，一些企業(yè)引入工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備及自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，能夠有效提高裝置的自動(dòng)化水平，增強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)流程的監(jiān)測(cè)[2]。

2 電氣工程中自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的主要干擾

2.1 電磁干擾

電磁干擾是指一系列可以中斷、縮短、阻礙通信電子設(shè)備運(yùn)行的電磁能量，會(huì)對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行破壞，是重要的干擾因素。當(dāng)前，自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行中大多都會(huì)受到電磁干擾，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性不足。從類(lèi)別上來(lái)看，電磁干擾可以細(xì)分為外部環(huán)境電磁干擾、內(nèi)部電磁干擾。其中，內(nèi)部電磁干擾的產(chǎn)生原因和自動(dòng)化設(shè)備的結(jié)構(gòu)有關(guān)，如果內(nèi)部各元件的布置不合理，或者內(nèi)部空間的布局不合理，就會(huì)影響自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行效果，從而出現(xiàn)內(nèi)部電磁干擾因素。另外，外部環(huán)境中也有可能存在一些電磁干擾因素，這類(lèi)干擾因素大多源于設(shè)備周?chē)母邏壕€、高電流設(shè)備等，產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)直接影響設(shè)備運(yùn)行[3]。

2.2 傳導(dǎo)與輻射干擾

對(duì)于電氣工程而言，自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中通常還會(huì)受到傳導(dǎo)與輻射干擾，屬于交變磁場(chǎng)的干擾，這種干擾因素會(huì)造成自動(dòng)化設(shè)備難以穩(wěn)定運(yùn)行，形成運(yùn)行偏差以及其他的故障問(wèn)題。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，傳導(dǎo)干擾就是一種通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)造成的干擾，這種干擾是指一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上。輻射干擾則不需要經(jīng)過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)，這種干擾是通過(guò)空間進(jìn)行傳播的電磁干擾。在自動(dòng)化系統(tǒng)中，如果電壓和電磁波同時(shí)存在，二者就會(huì)相互轉(zhuǎn)化，這需要操作人員加強(qiáng)防范。當(dāng)前，很多電氣工程中的自動(dòng)化設(shè)備都會(huì)受到傳導(dǎo)與輻射干擾，造成電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率大幅度下降，影響設(shè)備的性能，需要專業(yè)技術(shù)人員高度重視起來(lái)。

2.3 信號(hào)模式干擾

在電氣工程中，自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行很容易受到信號(hào)模式的干擾，從而影響系統(tǒng)運(yùn)行，甚至造成設(shè)備故障。在實(shí)踐中，信號(hào)模式干擾可以具體分為兩種情況，分別是共模干擾、差模干擾。其中，共模干擾是指自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中地電位發(fā)生變化，造成設(shè)備難以有序運(yùn)行，影響設(shè)備的運(yùn)行功能。差模信號(hào)干擾出現(xiàn)的原因是互感耦合的存在。例如，在串聯(lián)電路中，一旦形成信號(hào)源回路，就會(huì)出現(xiàn)干擾因素，從而影響自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行，產(chǎn)生較多的運(yùn)行偏差。

2.4 二次回路干擾

二次回路干擾是電氣工程自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中的常見(jiàn)干擾因素，一旦電力線路中出現(xiàn)二次回路，就會(huì)產(chǎn)生干擾電壓，造成相應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備難以穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。例如，在變電所中，二次回路干擾主要包括50Hz干擾、高頻干擾、雷電造成的干擾等。二次回路干擾會(huì)造成變電所二次回路上的繼電保護(hù)和控制設(shè)備遭受損壞，或者影響控制設(shè)備動(dòng)作的準(zhǔn)確性。對(duì)于自動(dòng)化設(shè)備來(lái)說(shuō)，只有嚴(yán)格控制二次回路的幾率，避免電氣工程相關(guān)線路設(shè)計(jì)方面的不合理問(wèn)題，才能減少異常電壓干擾問(wèn)題。

2.5 通訊信號(hào)干擾

在電氣工程中，自動(dòng)化設(shè)備不是單獨(dú)運(yùn)行的，它需要和智能控制儀表、傳感器、控制器等協(xié)調(diào)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)輔助運(yùn)行。在這個(gè)過(guò)程中，不同設(shè)備之間需要完成信號(hào)通信，具體可以分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，傳輸方式分為有線傳輸和無(wú)線傳輸。在無(wú)線傳輸中，強(qiáng)大的電磁波會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸?shù)目臻g造成擾動(dòng)影響，一旦電磁波接近無(wú)線通信信號(hào)頻率，就會(huì)干擾無(wú)線通信信號(hào)，造成嚴(yán)重的通訊問(wèn)題。當(dāng)前，一些電氣系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有對(duì)信號(hào)電纜做好屏蔽工作，這就會(huì)使電纜受到外界電磁場(chǎng)的干擾，出現(xiàn)感應(yīng)電流，造成信號(hào)傳遞失真。

3 干擾因素對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的影響

3.1 造成設(shè)備損傷

在電氣工程中，一些干擾因素會(huì)造成設(shè)備損傷，給企業(yè)造成一定的財(cái)產(chǎn)損失。當(dāng)前，企業(yè)當(dāng)中絕大部分的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備包含了執(zhí)行元件、傳感器、控制器，其中，執(zhí)行元件包括氣動(dòng)元件、液壓元件、電氣元件三種類(lèi)型，每種類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)方式不同、控制媒介不同。傳感器可以分為電容式傳感器、電感式傳感器、光電式傳感器等?？刂破鞒薖LC和機(jī)器人之外，還有專業(yè)的伺服控制器[4]。一旦自動(dòng)化設(shè)備在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中受到干擾因素的影響，就很容易產(chǎn)生故障，出現(xiàn)不正常工作、不按正常運(yùn)動(dòng)順序工作的現(xiàn)象。

3.2 影響自動(dòng)化生產(chǎn)

對(duì)于電氣工程而言，干擾因素會(huì)直接影響自動(dòng)化流程，使整個(gè)程序出錯(cuò)，造成自動(dòng)化生產(chǎn)停滯，影響企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)度。當(dāng)前，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，該技術(shù)能夠通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備操作控制對(duì)象，讓控制對(duì)象自動(dòng)朝著預(yù)設(shè)的目標(biāo)行進(jìn)，不需要人工參與。然而，干擾因素會(huì)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)造成不利影響。例如，物流企業(yè)中已經(jīng)引入了自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量提升、制造成本降低、物流配送時(shí)間縮短的目的，具體的自動(dòng)化設(shè)備包括自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、存儲(chǔ)設(shè)備、打包設(shè)備、自動(dòng)化分揀系統(tǒng)、智能揀選等。在自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行中，干擾因素會(huì)影響自動(dòng)化生產(chǎn)的效率，甚至還有可能造成自動(dòng)化生產(chǎn)停滯，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在電氣工程中采取自動(dòng)化設(shè)備抗干擾措施非常重要。

4 電氣工程中自動(dòng)化設(shè)備抗干擾措施

現(xiàn)如今，自動(dòng)化設(shè)備在電氣工程中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，對(duì)生產(chǎn)生活的影響也越來(lái)越廣泛，一旦自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)故障，就會(huì)給企業(yè)造成嚴(yán)重的損失。因此，技術(shù)人員需要加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備抗干擾措施的研究，提高設(shè)備的抗干擾能力，從而減少故障發(fā)生的概率，規(guī)避危險(xiǎn)因素，預(yù)防安全隱患，提高電氣工程的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

4.1 優(yōu)化印制板和電路布局

在研制自動(dòng)化設(shè)備時(shí)，優(yōu)化印制板能夠起到良好的抗干擾作用，對(duì)干擾因素進(jìn)行抑制，技術(shù)人員可以通過(guò)多層次印制的方式降低干擾。此外，優(yōu)化電路布局也是電氣工程中自動(dòng)化設(shè)備抗干擾的重要措施，在自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，良好的電路布局設(shè)計(jì)可以使設(shè)備之間的信號(hào)處理得到改善，從而增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性。在實(shí)踐當(dāng)中，技術(shù)人員需要按照信號(hào)的走向進(jìn)行布局，科學(xué)安排不同功能電路單元的位置，讓電路的整體布局方便后期的信號(hào)流通，使信號(hào)按照從左到右、從上到下的順序流通，保持一致方向。有些元器件或?qū)Ь€之間存在較高的電位差，這種情況就需要拉開(kāi)距離，預(yù)防短路等故障[5]。為應(yīng)對(duì)電磁干擾，技術(shù)人員需要在電路布局中重點(diǎn)關(guān)注對(duì)電磁感應(yīng)靈敏的元件以及電磁場(chǎng)較強(qiáng)的元件，拉大元件之間的距離，做好屏蔽措施，使元件位置和相鄰的印制導(dǎo)線交叉，避免強(qiáng)弱信號(hào)交錯(cuò)布置。為抑制熱干擾，技術(shù)人員還需要將發(fā)熱元件優(yōu)先布局在利于散熱的位置，減少對(duì)相鄰元件的影響。通過(guò)優(yōu)化電路布局的設(shè)計(jì)方案，電子設(shè)備整體的完整性能夠得到提高，自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行能夠符合相關(guān)要求，達(dá)到預(yù)期的運(yùn)行目標(biāo)。

4.2 改進(jìn)電源設(shè)置

在電氣工程中的自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中，抗干擾措施的處理還需要重點(diǎn)關(guān)注電源的設(shè)置問(wèn)題，采用性能優(yōu)良的電源，提高電源的穩(wěn)定性，防止電源運(yùn)行不當(dāng)造成的自動(dòng)化設(shè)備故障。例如，自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)受到電源開(kāi)關(guān)的干擾，在這種情況下，技術(shù)人員需要對(duì)電源的開(kāi)啟和斷開(kāi)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大程度地降低電源開(kāi)關(guān)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的影響，同時(shí)還需要防止電源布線不合理的問(wèn)題，提高電源的質(zhì)量。在電源開(kāi)關(guān)的選擇方面，技術(shù)人員需要選擇符合安全規(guī)范和電磁兼容認(rèn)證的開(kāi)關(guān)，選用電源適配器廠家的標(biāo)準(zhǔn)電源，根據(jù)應(yīng)用需求選擇保護(hù)功能，降低電源開(kāi)關(guān)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的干擾。除此之外，在電源線路的設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員需要對(duì)線路進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范開(kāi)展線路設(shè)計(jì)，防止電源線路設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，確保電源的運(yùn)行更加穩(wěn)定。在實(shí)踐當(dāng)中，防控電源開(kāi)關(guān)干擾還可以使用屏蔽線，將其安裝在恰當(dāng)位置，以達(dá)到良好的防護(hù)效果，減少電源開(kāi)關(guān)干擾。

4.3 優(yōu)化信號(hào)傳輸

在電氣工程的信號(hào)傳輸中，很多干擾因素都會(huì)影響自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行，例如，當(dāng)信號(hào)正向傳輸時(shí)，電纜的長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)的絕緣性會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸造成干擾，這就要求技術(shù)人員采取必要的措施降低干擾，提高信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。為達(dá)到這一目標(biāo)，技術(shù)人員可以在信號(hào)傳輸過(guò)程中開(kāi)發(fā)特殊的信號(hào)引導(dǎo)通道，抑制外界干擾因素的影響，也可以進(jìn)行旁路傳輸，使信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力得到提高。此外，為提升信號(hào)傳輸?shù)陌踩?，電力系統(tǒng)還可以應(yīng)用電容濾波器，對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)還需要讓信號(hào)線和傳輸線之間保持距離，將數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)分開(kāi)發(fā)送，使信號(hào)傳輸更加可靠。

4.4 保護(hù)開(kāi)關(guān)電源

在電氣工程中，開(kāi)關(guān)電源是造成設(shè)備損耗的重要因素，通過(guò)保護(hù)開(kāi)關(guān)電源，可以維護(hù)自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在系統(tǒng)運(yùn)行中，電氣設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中的電壓是穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)備的損害比較小，但開(kāi)關(guān)電源開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)會(huì)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備造成較大的影響，如果設(shè)備自身的功率較小，開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)啟和關(guān)閉還有可能造成設(shè)備損壞，對(duì)后續(xù)工作造成不利影響。在這種情況下，電氣工程師需要加強(qiáng)對(duì)開(kāi)關(guān)電源的保護(hù)，一方面要優(yōu)化電路配置，另一方面還需要改進(jìn)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)電源，使開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)電源的配置得到合理規(guī)劃，防止連接線之間出現(xiàn)沖突，影響電源的可靠性。在實(shí)踐中，電氣工程師可以在電源周?chē)胖煤帽Ｗo(hù)層，提高電源的完整性，減少線路總長(zhǎng)，降低附加干擾器對(duì)設(shè)備的影響，確保設(shè)備和開(kāi)關(guān)的連接質(zhì)量，使開(kāi)關(guān)安全運(yùn)行。

4.5 應(yīng)用濾波器

安裝濾波器是提高自動(dòng)化設(shè)備抗干擾能力的重要措施，通過(guò)應(yīng)用濾波器，自動(dòng)化設(shè)備能夠有效應(yīng)對(duì)大量的快速瞬變干擾因素，從而提高自身運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。在使用濾波器時(shí)，濾波器的選擇非常關(guān)鍵，技術(shù)人員需要對(duì)電氣工程中自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合評(píng)估，進(jìn)而科學(xué)選擇適配的濾波器，避免出現(xiàn)型號(hào)偏差，結(jié)合系統(tǒng)存在的故障問(wèn)題確定濾波器的最佳工作值，這樣才能讓濾波器在安裝之后發(fā)揮理想的抗干擾效果。另外，濾波器自身的性能也是重要的考慮因素，技術(shù)人員需要對(duì)濾波器的質(zhì)量和性能進(jìn)行層層把關(guān)，不得使用劣質(zhì)設(shè)備。在濾波器的安裝中，一些自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行中容易受到外部環(huán)境的影響，例如諧波影響，不利于信號(hào)記錄系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，技術(shù)人員還需要確保濾波器的安裝擁有良好的外在條件，這樣才能更好的抵御干擾因素，提高自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

4.6 使用屏蔽措施

屏蔽是一種有效的抗干擾手段，從原理上來(lái)看，這種方法是指完全封閉電子設(shè)備，避免外界電磁對(duì)設(shè)備造成干擾，促進(jìn)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行[6]。在現(xiàn)實(shí)生活中，屏蔽抗干擾的方法已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，電子設(shè)備的密封方法多種多樣，需要技術(shù)人員結(jié)合設(shè)備的類(lèi)型選擇密封方法，在設(shè)備的外部增設(shè)金屬外殼，運(yùn)用導(dǎo)電性良好的材料，避免外界能量對(duì)設(shè)備的入侵。從類(lèi)別上來(lái)看，屏蔽抗干擾措施包括磁屏蔽和電屏蔽，其中，磁屏蔽主要是屏蔽設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的磁場(chǎng)效應(yīng)，電屏蔽則是要抵抗電氣干擾。近些年來(lái)，屏蔽抗干擾措施衍生出了很多新方式，包括安裝金屬皮、金屬隔網(wǎng)等，不同的屏蔽方式具有不同的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，需要技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇，提高抗干擾的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在電氣工程中的自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中，電磁干擾、傳導(dǎo)與輻射等干擾因素都會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這些干擾因素會(huì)給企業(yè)生產(chǎn)造成不利影響。在這種情況下，技術(shù)人員需要不斷采取新型的抗干擾措施，保證電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，推動(dòng)電氣工程自動(dòng)化設(shè)備的健康運(yùn)轉(zhuǎn)。在未來(lái)電氣工程的發(fā)展中，技術(shù)人員需要深入研究不同的干擾因素，采用新材料和新方法，確保自動(dòng)化設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。