干扰对控制系统的影响及避免措施研究

张红玲

（阿自倍尔自控工程（上海）有限公司，上海 200083）

干扰对控制系统的影响及避免措施研究

张红玲

（阿自倍尔自控工程（上海）有限公司，上海 200083）

现代科学技术的不断发展，推动电子计算机技术进入了崭新的领域。而电子计算机技术的日益普及，使得以计算机为基础的控制系统逐渐进入各个行业。当前我国电子计算机控制系统还相对不完善，人们在使用控制系统时发现了许多的问题，其中控制系统的干扰问题尤为严重。对此，本文以干扰对控制系统的影响及避免措施作为研究主题，分析干扰产生的主要途径，并对避免措施进行了考察，希望能够为相关部门提供参考。

干扰；控制系统；影响；避免措施

0.前言

当今的社会无疑是一个以电子通信为基础的信息社会，电子计算机技术在许多领域和行业中发挥着重要的作用。事实上，目前的许多工作已经用到计算机，其中表现最为突出的当属以计算机为基础的控制系统。通过实践发现，控制系统能够大幅度地提升工作的准确度，减少工作的时间，降低成本，为我国经济的发展做出了突出的贡献。

但受制于我国电子计算机技术水平较低的情况，控制系统仍然存在不少问题，而干扰问题无疑是这其中最为严重的一类问题。一般来说，电子计算机工作的环境较为复杂，这导致控制系统很容易受到外部环境的干扰。干扰一旦出现，将会对控制系统的工作效率造成较大的影响，这是相关部门必须重视的问题。

1.干扰产生的主要途径

1.1静电产生的干扰

静电无处不在，暴露在自然环境中的物体，一般状态下会带有大量的静电电荷，当静电电荷出现聚集之时，就会产生规模较小的静电电场。一般而言，静电电场的影响力度不会太大，只会对那些较小的电气单元产生影响。但是，如果静电电场中的电荷聚集过多，将会产生较大的能量，这些能量一旦一次性释放，就很可能对控制系统中的电气单元造成破坏。所以，静电干扰是干扰产生的源头之一。

1.2电源产生的干扰

电源是控制系统不可或缺的关键组成，但同时电源对控制系统来说也是一个较大的威胁，威胁的来源在于电源会产生电磁。在设计和制造的时候，工作人员会使用隔离材质将电源与控制系统中的其他电器元件进行隔离，但是受到使用年限和操作技术的影响，电源会逐渐突破隔离，继而对控制系统造成电磁干扰。电源的电磁能是逐渐累积的，一旦失去隔离，电源累积的电磁能将会对控制系统造成重大干扰。

1.3信号产生的干扰

信号干扰来自电气感性单元。就实际来看，当电流流经感性单元时，会产生电磁场，这种电磁磁场会对控制系统造成干扰。另外，一些来自外部空间的现象，如雷电等，也会对电气感性单元造成电磁干扰。最后，还需要考虑的一种特殊情况是，控制系统的电压波动，也会导致系统中感性单元的辨别紊乱，这时感性单元会发出错误的信号对控制系统进行信号干扰。

1.4接地产生的干扰

接地产生的干扰来自接地地点不均形成的环形电路，当线路长度过长之时，会造成多个这样的环形电路。这些电路不仅会造成静电干扰，还会造成信号干扰，从而对控制系统产生较大的影响。

1.5干扰的影响

就以上谈及的干扰来说，它们会对控制系统造成较为严重的破坏。来自静电和电源的干扰将可能破坏控制系统电气单元，甚至直接导致控制系统瘫痪。而来自信号的干扰会扰乱控制系统的信号收集整理工作，造成控制系统工作出现失误。总之，干扰一旦出现，将会对控制系统造成巨大的破坏，使相关行业遭受损失。

2.避免措施

2.1采取屏蔽及隔离技术

干扰一旦产生，减少其影响的方法无非两种，隔离与屏蔽，下面便对这两种方法分别进行介绍：

（1）首先来看隔离。隔离又称为“远离技术”，即是把容易受到干扰的电气单元与干扰源进行隔离。隔离法的优点在于效果明显，并且操作成本较低，因而成为当前最普遍使用的一种防止干扰的手段。

隔离干扰源时，为了避免干扰信号增大的情况，要在较强电流回路上加设独立的线路，这时尤其要注意这条独立的线路绝不能和信号线路安装在一处。并且，要把电流强度不一致的信号线路进行远离处理，从而减少信号线路之间的彼此影响。最后要注意的一点是，必须区分强度不同的电压线路，绝不能使用一条电线相连，这样做的目的仍然在于降低电路中回路形成的可能性，以确保控制系统不受干扰，能够正常工作。

（2）再者来看屏蔽。屏蔽也称为“抑制技术”，其工作原理在于，在干扰源附近安装屏蔽设施，以减少其干扰的影响。

在现实使用中，工作人员在进行接地工作时，将屏蔽设施埋入地下，可以对电源产生的磁场干扰进行屏蔽。针对那些容易产生干扰的耦合电路，我们可以同时选用同轴电缆及双绞线，以实现对干扰的屏蔽，甚至达到零干扰的理想状态。此外，双绞屏蔽线的抑制干扰手段也是工作人员的良好选择。相较前一种屏蔽方法，双绞屏蔽线具有同轴电缆及双绞线的双重作用，不但可以抑制耦合电路的磁场干扰，还可以防止电场干扰对控制系统的影响。所以，使用双绞屏蔽线抑制耦合电路干扰越来越受到相关部门的青睐。

2.2确保接地线路的正确和可靠

就当前的实际使用情况来看，为了防止干扰和噪声对控制系统造成的不良影响，许多部门采用接地的方法，以化解干扰和噪声的破坏。此外，在上文我们探讨的屏蔽抑制技术也涉及到了接地法。我们可以推测，假设可以将两种接地法进行优化整合，互取两种方法的优点，就可以大大提升其抗噪抑扰的能力。通过实验发现，这种优化整合后的接地方法确实效果显著，但需要对接地时的接地位置进行科学地配属，以防止地面环形回路的出现。

上文提到，接地产生的干扰来自接地点不均形成的多个环形电路。其实，接地产生的干扰的表现形式有多种，如信号线路接地产生的干扰、屏蔽设备接地产生的干扰、不同接地点电压差异产生的干扰、接地方式错误导致的干扰等。

为了防止接地造成的各种干扰，要使用“一点接地法”进行抑制，即把接地电线中的某个点确定为接地点。一点接地法的使用有两种模式，分别为“并联模式”和“串联模式”。两个模式是针对抑制不同干扰而使用的，比如并联模式在防止信号干扰上具有较好的效果；而串联模式则在抑制噪声干扰上具有较好的效果，针对这两种模式要根据具体的情况来进行选用。

为了更好地确保生产安全和工作人员的生命安全，在进行接地工作时务必确保每一项具体步骤都符合操作规范。同时，要将整个计算机外设设备（控制系统、金属机箱、操作平台等等）进行接地处理，使其插入的电源处于零电位的状态，这样不仅能保障控制系统的稳定运行，还能够确保工作人员的生命安全。如果接地工作出现了一丝马虎，那么控制系统的计算和运作就很可能遭受干扰，导致系统损坏，甚至突然崩溃的情况。最后，工作人员还要注意，控制系统内部的电气单元容易被腐蚀，当发现腐蚀现象时，要及时采取修复措施。

2.3信号电缆的选取

为了避免信号线路产生的干扰，工作人员要选择那些质量好的、具有屏蔽功能的信号电缆。在选择信号线电缆时，要注意电缆的绝缘参数和电阻参数必须要在控制系统规定的范围之内。另外，信号线路最好选择使用双绞线，这样不仅可以满足控制设备的通信需求，又可以对信号干扰进行有效的屏蔽。

2.4抑制电源干扰

要有效抑制控制系统中的电源干扰，关键在于使供电系统的电压趋于稳定。从实际情况来看，大部分控制系统的电力来自电网，而电网的电压往往是不够稳定的。并且，电网还会对其附近的信号线路产生影响，从而加大了干扰的程度。对此，相关部门应当采用不间断电源作为供电方式，以确保供电电压的稳定，提升供电的安全性，抑制电源干扰的影响。

2.5减少外部环境产生的干扰

由于控制系统暴露在外部环境之中，而外部环境中存在着大量的无线电信号，如无线网络、手机通信网络等等，这些无线电信号的存在对于控制系统的正常工作造成了一定程度的影响。对此，要确保控制系统外围没有这些无线电信号，或者在控制系统外部增设屏蔽设备。另外，要保持控制系统工作环境的稳定和清洁，以避免静电干扰的产生。

结语

总之，计算机控制系统在为人们的生产和生活带来方便的同时，也不可避免地存在着问题。这其中，干扰问题是相关部门和人员必须重视的一点。为了保证控制系统安全、高效地运行，工作人员需要采取必要的防干扰措施，更重要的是从根本上消除干扰源的产生，以确保控制系统的良好运行。

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