淺析電氣工程中自動化設(shè)備的抗干擾策略

白少峰

（銀川能源學(xué)院，寧夏 銀川 750100）

現(xiàn)階段，有關(guān)電氣工程中自動化設(shè)備的抗干擾等相對研究較少，基于該問題現(xiàn)狀，要求行之有效的措施對其進(jìn)行分析研究，如優(yōu)化自動化設(shè)備印刷版及電路布局、優(yōu)化自動化設(shè)備開關(guān)電源設(shè)置、降低信號傳輸造成的干擾波及、加強(qiáng)工作人員專業(yè)素養(yǎng)及技術(shù)水平、提升工程技術(shù)降低自動化設(shè)備干擾等，有十分重要的理論意義。

1 電氣工程自動化設(shè)備概述

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，傳統(tǒng)電氣工程設(shè)計(jì)逐漸向多元化發(fā)展，從工程施工方法、設(shè)備架構(gòu)及工藝技術(shù)融合等，智能化、規(guī)模化及數(shù)字化已成為重點(diǎn)發(fā)展方向。電氣工程對百姓民生及生活生產(chǎn)十分關(guān)鍵，當(dāng)下我國電氣工程設(shè)計(jì)與施工正處在重大變革時(shí)期，自動化與智慧型的概念植入，推動電氣工程設(shè)計(jì)與建設(shè)的多樣性發(fā)展。其中，電氣工程中的自動化設(shè)備是其重點(diǎn)所在，自動化設(shè)備已經(jīng)在電氣工程中得到了廣泛的推廣應(yīng)用。自動化設(shè)備是指以電氣自動化控制系統(tǒng)為主，通過智能模塊或感應(yīng)芯片等完成自主運(yùn)行、判斷、計(jì)算及處理等流程。自動化設(shè)備具有較強(qiáng)的可調(diào)性，通常會根據(jù)自身周邊環(huán)境或條件的變化進(jìn)行自動感應(yīng)、智能調(diào)節(jié)，進(jìn)而發(fā)揮其自身的價(jià)值作用。電氣工程自動化設(shè)備具有多樣化特點(diǎn)，設(shè)備類型與功能也明顯不同，不僅滿足日常的生活生產(chǎn)，也會為居民個(gè)性化的電氣智能體驗(yàn)設(shè)定提供滿足。因此，從未來發(fā)展層面分析，電氣工程中自動化設(shè)備具有一定的發(fā)展性，且技術(shù)前沿也在不斷地創(chuàng)新突破，在相關(guān)領(lǐng)域及課題研究中側(cè)重對其分析，且意義性較大。

2 電氣工程中自動化設(shè)備干擾的影響性

2.1 影響自動化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行

目前，自動化設(shè)備在多領(lǐng)域及行業(yè)中均得以廣泛的普及應(yīng)用，從以往的單一性技術(shù)架構(gòu)到目前多智能化設(shè)備應(yīng)用，自動化設(shè)備經(jīng)歷過諸多的變革與創(chuàng)新，但干擾形成的波及始終對自動化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。在電磁、輻射或電位等因素的干擾下，會導(dǎo)致自動化設(shè)備發(fā)生停止運(yùn)行，系統(tǒng)停止工作會導(dǎo)致諸多問題的發(fā)生，如交通、醫(yī)療、工業(yè)等自動化設(shè)備的干擾停止會造成事故或損失的發(fā)生。同時(shí)，干擾也會對自動化設(shè)備的穩(wěn)定性造成波及，一旦受到強(qiáng)烈的干擾，會導(dǎo)致自動化設(shè)備發(fā)生穩(wěn)定失衡，進(jìn)而造成自動化設(shè)備不能正常工作、運(yùn)行等，影響工作質(zhì)量及有效控制。

2.2 影響自動化設(shè)備的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)

自動化設(shè)備多數(shù)是服務(wù)生產(chǎn)、醫(yī)療或工業(yè)生產(chǎn)，數(shù)據(jù)信息對生產(chǎn)運(yùn)行及醫(yī)療判斷尤為關(guān)鍵，在精工產(chǎn)業(yè)及精密領(lǐng)域中，自動化設(shè)備的穩(wěn)定性體現(xiàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的關(guān)鍵所在。干擾的波及會導(dǎo)致自動化設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生數(shù)據(jù)計(jì)算、信息統(tǒng)計(jì)偏差。自動化設(shè)備在受到干擾后造成數(shù)據(jù)流失或計(jì)算偏差，間接會導(dǎo)致運(yùn)行穩(wěn)定下降、功能失衡等，無法為精密生產(chǎn)或精工保障提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息。因此，有效地防止自動化設(shè)備的干擾發(fā)生尤為關(guān)鍵。

2.3 影響自動化設(shè)備的性能發(fā)揮

自動化設(shè)備在運(yùn)行中主要以智能模塊控制及中央處理器運(yùn)行的方式，以感應(yīng)、物聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)等方式開展自動運(yùn)行、自動感應(yīng)及自動判斷，最后實(shí)施自動處理。干擾會對自動化設(shè)備中的精密電子與控制模塊進(jìn)行影響，干擾其不能正常的運(yùn)行與穩(wěn)定，造成穩(wěn)定失衡后會波及控制單元、處理單元與計(jì)算單元，進(jìn)而導(dǎo)致自動化設(shè)備的性能下降，影響工作效果與預(yù)期期望。因此，從提升自動化設(shè)備性能的角度分析，需全面地降低其干擾源，提升其抗干擾能力。

3 造成電氣工程中自動化設(shè)備干擾的主要因素

3.1 電磁干擾造成的波及影響

在自動化設(shè)備干擾中電磁干擾作為常見，也是對自動化設(shè)備影響最大的干擾源頭之一，調(diào)查如圖1。

圖1 電氣設(shè)備干擾因素占比（%）

從圖1 中發(fā)現(xiàn)，電磁干擾占比較大，電磁干擾主要分為內(nèi)部干擾、外部干擾。內(nèi)部干擾主要是電磁對設(shè)備內(nèi)部控制各個(gè)單元的干擾，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、元器件精度、元件布局等均會受到其干擾，電磁干擾會造成自動化設(shè)備運(yùn)行發(fā)生失衡、工作誤差發(fā)生。電磁的內(nèi)部干擾會對自動化設(shè)備的精準(zhǔn)度造成較大影響，降低該設(shè)備的性能。外部干擾主要以高電壓、電磁波為主，對自動化設(shè)備運(yùn)行也會造成嚴(yán)重的波及。外部干擾的波及性在于對自動化設(shè)備系統(tǒng)中的各組織元件的波及，形成嚴(yán)重的相互干擾，且影響也相對較大。電磁干擾的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在廣層面、高干擾為主，廣層面是指電磁干擾的常見性、范圍性，對自動化設(shè)備形成最普及的干擾沖擊。高干擾是指干擾的影響性大、損失性大。因此，最大降低電磁干擾是提升自動化設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、性能發(fā)揮的關(guān)鍵所在。

3.2 二次回路干擾造成的波及影響

二次回路干擾的波及性也相對較大，二次回路干擾是指電路中的電感元件發(fā)生問題，如電感元件出現(xiàn)斷路情況，則會形成一個(gè)高頻干擾電壓，該高頻干擾電壓會直接對其回路的自動化設(shè)備形成強(qiáng)烈干擾。值得注意的是，該高頻干擾電壓具有一定的連鎖效應(yīng)，對相鄰回路的設(shè)備運(yùn)行均會形成一定的干擾。因此，在實(shí)際抗干擾中，需對其整個(gè)系統(tǒng)中的二次回路進(jìn)行抗干擾，方可提升自動化設(shè)備的正常運(yùn)行及工作開展，讓系統(tǒng)發(fā)揮自身價(jià)值與功能體現(xiàn)。

3.3 信號干擾造成的波及影響

信號干擾在自動化設(shè)備干擾中也較為常見，信號是基于各種通信設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的一種干擾源，根據(jù)不同的信號類型可分為差模干擾、共模干擾。差模干擾是在特殊情況下長時(shí)的運(yùn)輸中各元件之間產(chǎn)生互動耦合，即產(chǎn)生所謂的“差模信號”。該信號的特點(diǎn)主要以傳輸距離的擴(kuò)大，促進(jìn)該信號的變大，進(jìn)而會影響自動化設(shè)備的穩(wěn)定下降、性能降低。共模信號的發(fā)生是自動化設(shè)備在運(yùn)行工作中受其一個(gè)或多個(gè)電位的波及，該波及性會對整個(gè)系統(tǒng)造成一種異常影響，導(dǎo)致異常干擾的發(fā)生，進(jìn)而影響自動化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行、功能發(fā)揮。

3.4 人為操作干擾的波及影響

人為操作導(dǎo)致的干擾因素也是其主要問題之一，自動化設(shè)備運(yùn)行不是單一片面的簡單流程，而是需要技術(shù)植入與人為設(shè)定的系統(tǒng)布局。目前，我國自動化設(shè)備的應(yīng)用開展依然存在探索階段，成熟性不強(qiáng)。受各種環(huán)境及條件等影響，在自動化設(shè)備控制中人的錯(cuò)誤操作容易誘發(fā)干擾源形成。首先，工作人員的自動化設(shè)備操作技能、專業(yè)水平偏低。諸多專業(yè)知識與操作技巧很難掌握，在實(shí)際操作過程中存在較大的形式化，但實(shí)效性卻嚴(yán)重匱乏，對自動化設(shè)備的元件架構(gòu)、系統(tǒng)控制及模塊功能等了解不深，操作中對故障或問題等發(fā)現(xiàn)不足、優(yōu)化不強(qiáng)，進(jìn)而極易導(dǎo)致設(shè)備干擾的出現(xiàn)。另外，在操作制度及崗位機(jī)制中缺乏規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)型、流程性。自動化設(shè)備人為操作的盲目性、隨意性也會導(dǎo)致設(shè)備干擾的發(fā)生。最后，從自動化設(shè)備的本身層面分析，技術(shù)滯后、質(zhì)量問題等均會形成負(fù)面干擾，影響自動化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行及保障性能。

4 電氣工程中自動化設(shè)備抗干擾主要途徑及方法

4.1 優(yōu)化自動化設(shè)備印刷版及電路布局

自動化設(shè)備在研發(fā)階段中會對可能發(fā)生的干擾源進(jìn)行考慮，并提升其抗干擾能力。電路印刷版布局的研究工作通常在設(shè)備的研發(fā)階段，在布局中需強(qiáng)調(diào)其精準(zhǔn)性、科學(xué)性，設(shè)計(jì)人員在電路印刷版布局中通常選擇集成電路的方式，該方式會最大限度地減少電路布線，并會降低該系統(tǒng)線路中的二次回路及電磁干擾，其降低率相對明顯。同時(shí)，在自動化設(shè)備元器件的設(shè)計(jì)中需對其距離進(jìn)行合理布局，距離必須科學(xué)合理，不可過密，降低元器件在工作中的發(fā)生相互波及與干擾。在印刷版設(shè)計(jì)中需采用多層式，提升板間的容抗性，通過該方式可降低干擾，發(fā)揮一定的緩沖作用。在印刷版的選擇中，通常以利用新型的印刷版，新型印刷板的屏蔽效果較好，可有效控制或降低電路之間的相互耦合發(fā)生，全面性的提升系統(tǒng)線路的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在自動化設(shè)備的研發(fā)階段，需對其進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，植入抗干擾模塊或元器件，并在研發(fā)開展中對各種新的抗干擾方法進(jìn)行分析，全面提高自動化設(shè)備的抗干擾能力。

4.2 優(yōu)化自動化設(shè)備開關(guān)電源設(shè)置

自動化設(shè)備運(yùn)行及工作開展中電源的功能配置尤為關(guān)鍵，如何更有效地利用電源降低干擾十分關(guān)鍵，電源的穩(wěn)定性也直接影響自動化設(shè)備的正常運(yùn)行。測試后發(fā)現(xiàn)，電源工作中會形成一定的干擾源，主要電源開通、斷開的瞬間為主，在該瞬間會造成該自動化設(shè)備內(nèi)部發(fā)生異常感染，該干擾也會對設(shè)備或周邊元器件形成一定干擾波及?；诖藛栴}，在優(yōu)化自動化設(shè)備電源設(shè)置中可在電源四周進(jìn)行屏蔽設(shè)置，營造屏蔽層，可將降低電源通電后瞬間形成的干擾波及。另外，在電源的選擇上一定要科學(xué)考究，分析自動化設(shè)備的供電指標(biāo)與參數(shù)，選擇適合該設(shè)備的電源裝置，在電源質(zhì)量方面，也要嚴(yán)格把控，選擇高質(zhì)量的電源，減少因電源質(zhì)量問題造成的干擾發(fā)生，電源功率必須符合自動化設(shè)備的要求，提升設(shè)備的穩(wěn)定性。

4.3 降低信號傳輸造成的干擾波及

在信號傳輸?shù)倪^程中，需對其線路傳輸性能、傳輸長度進(jìn)行分析，并將其對設(shè)備干擾的影響性進(jìn)行判斷，掌握信號傳輸中的干擾源，最大程度降低信號傳輸過程中產(chǎn)生的干擾，提升自動化設(shè)備的性能。在傳輸?shù)倪^程中需采用差時(shí)段傳輸?shù)姆绞?，可有效降低信號在傳輸過程中的實(shí)質(zhì)性干擾，提升線路之間的信號增強(qiáng)。同時(shí)，也采用優(yōu)化信號線路的方式，最大程度地縮短其傳輸距離，便于提升傳輸過程中的信號強(qiáng)調(diào)，有效降低信號的損失。另外，需對線纜質(zhì)量及性能進(jìn)行強(qiáng)化，線纜的屏蔽性能對降低信號干擾也尤為關(guān)鍵，一定要降低線纜故障的發(fā)生，提升線纜之間的信號互動干擾等，強(qiáng)化信號源與穩(wěn)定傳輸。

4.4 加強(qiáng)工作人員專業(yè)素養(yǎng)及技術(shù)水平

在自動化設(shè)備抗干擾過程中降低人為的操作失誤十分關(guān)鍵，人為影響始終是最常見的干擾源，對自動化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行及精準(zhǔn)控制影響頗大。針對工作人員操作技能與專業(yè)水平的局限性，需對工作人員專業(yè)素養(yǎng)、技術(shù)水平進(jìn)行提升。首先，開展專業(yè)性的設(shè)備抗干擾技術(shù)培訓(xùn)，以短期培訓(xùn)、崗前考核及長期監(jiān)督的方式，培養(yǎng)工作人員的抗干擾意識、設(shè)備優(yōu)化水平等，讓工作人員在操作過程中可及時(shí)調(diào)整、科學(xué)配置，處理好設(shè)備干擾問題，提升自動化設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。其次，加強(qiáng)工作人員的自動化設(shè)備操作制度完善，強(qiáng)化操作流程與步驟的標(biāo)準(zhǔn)性、規(guī)范性，將降低人為因素導(dǎo)致的干擾問題發(fā)生。最后，需對操作人員專業(yè)水平、職業(yè)素養(yǎng)等進(jìn)行培訓(xùn)提高。如通過校企合作的方式將小講堂進(jìn)入企業(yè)，定期培養(yǎng)自動化設(shè)備操作技術(shù)人才，并以崗位測試及考核等模式，提高自動化設(shè)備操作技術(shù)人員的專業(yè)技能。

4.5 提升工程技術(shù)降低自動化設(shè)備干擾

電氣工程中自動化設(shè)備安裝需以全面性的質(zhì)量管理、安全管理為主，才能保證設(shè)備技術(shù)的合理應(yīng)用、價(jià)值體現(xiàn)。首先，構(gòu)建精細(xì)化自動化設(shè)備安裝技術(shù)管理體系，主要包括安裝施工前的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、方案分析、材料把控、技術(shù)可行性分析等；也包括中期的安裝過程質(zhì)量把控、技術(shù)指導(dǎo)與監(jiān)督、數(shù)據(jù)跟蹤等；包括后期的自動化設(shè)備安裝抗干擾檢測、抗干擾功能測試、安全評估等。在自動化設(shè)備安裝技術(shù)管理體系中需加強(qiáng)性能保障、抗干擾消除的專業(yè)技術(shù)植入。其次，控制好材料入場及質(zhì)量監(jiān)督，自動化設(shè)備安裝工具、設(shè)備及原材料等質(zhì)量尤為關(guān)鍵。在施工開展前需對原材、設(shè)備、工具等進(jìn)行明確，包括采購質(zhì)量把控、現(xiàn)場質(zhì)量把控等。對其參數(shù)、指標(biāo)及性能等進(jìn)行檢測，如不符合其標(biāo)準(zhǔn)，須對其盡快處理。最后，建議采用BIM 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動與技術(shù)驅(qū)動的全面植入。BIM 技術(shù)利用建模與模擬對干擾因素進(jìn)行排查，將自動化設(shè)備安裝的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行呈現(xiàn)，并通過自身數(shù)據(jù)庫分析的方式，選擇最佳的安裝方案與技術(shù)應(yīng)用，其效果性較好。

5 結(jié)語

綜上所述，通過對電氣工程中自動化設(shè)備的抗干擾進(jìn)行分析研究，將電氣工程中自動化設(shè)備的抗干擾要點(diǎn)進(jìn)行論述，主要包括優(yōu)化自動化設(shè)備印刷版及電路布局、優(yōu)化自動化設(shè)備開關(guān)電源設(shè)置、降低信號傳輸造成的干擾波及、加強(qiáng)工作人員專業(yè)素養(yǎng)及技術(shù)水平、提升工程技術(shù)降低自動化設(shè)備干擾等。并結(jié)合電氣工程中自動化設(shè)備干擾問題進(jìn)行分析，為電氣工程中自動化設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。