工业自动化控制系统的抗干扰措施分析与研究

万青

【摘 要】随着工业技术的不断成熟，工业自动化控制系统在工业领域中应用越来越广泛。在工业自动化应用中会受到很多因素的影响，这些干扰因素会严重影响工业自动化控制系统的正常运行。文章对工业自动化控制系统的抗干扰措施进行了分析和研究，可以有效地提升工业自动化控制系统的抗干扰能力。

【关键词】工业自动化控制系统;抗干扰措施;分析与研究

【中图分类号】TP273 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）04-0101-02

在工业生产中会应用大量的控制设备及电路系统，这样就会形成较为复杂的电磁环境，使正常的工作信号受到干扰，导致工作信息收集缺乏精准性、数据采集偏大等问题。为了提升系统的整体稳定性，有必要探究提升设备的整体性能的有效手段，进而为工业生产的顺利进行奠定基础。

1 工业自动化控制系统干扰来源与分类

在工业自动化控制系统中会出现不同程度的干扰，其主要有控制系统内部干扰、干扰感应模型等，常见的干扰源如下。

1.1 控制系统内部干扰

控制系统内部电子设备造成的干扰是不同元器件中产生的辐射造成的，这种辐射量虽然较小，但是在载体额定的状况之下会影响自动控制系统的稳定运行。

（1）系统接线造成的干扰。自动控制系统要通过各种线路接入电源信号，自动化控制系统接线会给系统造成不同程度的干扰与影响。

（2）信息连接诱发的干扰。自动控制系统可以分析、发出信息，是一体化的系统。自动控制系统通过复杂的信息传输线路与外界连接，在信息接收或者传递过程中会出现不同的干扰信号，导致系统出现信息传送错误等问题。在一般状况下，信号线会受到外部电磁辐射的影响。

1.2 干扰感应模型

在工业生产中，传输电磁能量的装置都是干扰源，可以成为主要的干扰变量。因为存在的位置不同，在系统内外均会形成不同的干扰源。干扰变量会受到一些敏感设备的影响，产生耦合性因素，造成一系列的电磁活动，出现相对分散的振幅及频率性影响，不同程度地影响工业自动化设备的正常运行。

在实践中较为常见的耦合方式主要有电流耦合、电感耦合、电容耦合及电磁辐射感应产生的电磁场耦合等，无论何种方式的耦合都会对系统造成严重的影响。

1.3 常见干扰源

根据不同的标准类型可以划分不同的干扰源，在一般状况之下，可以分为自然干扰源及技术性干扰源两种类型。而综合频率可以分为宽频、窄频、导体、电源、辐射及有序、无序等不同类型的干扰源。在工业生产中，主要产生的干扰源有变频器及雷电干扰、线路干扰等。變频器干扰主是受到空间及线路电磁辐射影响而产生的。

1.3.1 辐射干扰

受到雷电、电路及高频感应装置等相关空间设备的影响产生的空间辐射问题，此种类型的干扰源无法得到有效的抑制，主要是通过切断电流的方式降低电磁感造成的干扰。可以通过科学规划线路、合理装设防雷装置等进行预防，避免辐射干扰对工业自动化设备的影响。

1.3.2 传导性干扰

此类干扰主要是由线路诱发的，多数为电源线干扰。出现此种问题主要是供电电源系统窜入，并与供电电源耦合进入造成的。在一般状况之下，通过电网电源供电，一些大型的设备在启动及关闭的时候会诱发电磁感应问题，这些问题会直接影响供电电源，进而对控制系统造成干扰。

同时，由信号线造成的干扰是较为严重的。信号在流通电流的过程中会产生电磁感应，如果在其周边存在导线，就会出现瞬时感应电流。在感应电流达到特定数值的时候就会影响信号接收。多数信号线在运行中会对周边的线路产生影响，造成控制器出现不同程度的变化，严重的甚至会造成死机等问题。在一般状况之下，可以采用绝缘电缆的方式控制和屏蔽干扰，达到降低干扰的效果。

1.3.3 设计施工诱发的干扰

在工业生产中，因为是按生产需求进行建筑施工，在施工中会因人为因素、工程技术性设计及安装、操作等行为而诱发干扰。例如，接地系统设计缺乏合理性就会造成系统干扰性问题，设备高频发生器出现距离控制设计不合理的问题也会诱发干扰问题，等等。此种类型的干扰主要是通过优化接地系统设计和提升施工技术手段进行控制。

2 工业自动化控制系统的抗干扰措施分析与研究

现代工业生产中会应用各种电路系统，因此电路环境相对复杂，不同的干扰问题形成耦合进入控制系统中，就会损害控制系统。为了保障工业控制系统的稳定性，降低电气干扰产生的不良影响，工业人员在设计及维护管理中要通过合理的方式强化控制，降低电磁干扰产生的不良影响。对此，在设计过程中要探究合理的对策与手段，根据具体的情况，合理地在工业自动化控制系统中应用抗干扰措施。

2.1 应用屏蔽措施，减少辐射影响

综合电磁学原理及金属特性，考虑成本等因素，采取合适的屏蔽措施可以有效地屏蔽在空间中存在的电磁辐射干扰与影响。将要保护的装置放置在密闭的防辐射金属容器中，这样可以保障其正常运行，也避免了设备在运行中出现电磁辐射干扰。同时，可以通过电涡流屏蔽方式控制电磁场干扰问题。

2.2 控制电源干扰

为了减少电源对自动化控制系统产生的干扰，在实践中要综合市场中不同电源的特征、容量及型号等因素，对其进行系统化的选择与应用。在应用中要分析变压器的电源及自动控制系统中仪表的供电电源应用方式，进而达到提升自动化控制系统整体抗干扰能力的目的。

在电源输入端要设置隔离变压器应用装置，对隔离变压器的初级绕组分别添加屏蔽层，避免电磁感应诱发的干扰性问题;同时，屏蔽要可靠接地，在一些大功率器件的应用中要重视电源隔离措施，合理防范电源线路产生的电磁干扰问题。还可以安装避雷装置与设备。

为了合理控制电网故障等因素而诱发的自动控制系统电压失稳问题，就要合理地应用不间断的电源设备，达到稳定系统电压、提升系统整体稳定性的效果。

2.3 补充

通常，优化接地系统主要应用直接接地、浮地方接地及电容接地集中方式。在选择接地方式的过程中，要综合考虑安全性及抗干扰效果等，结合控制系统装置在运行中的特征优势，选择适宜的接地模式与手段。在常规状况之下，主要应用直接接地的方式进行控制。在布局集中的系统中，主要应用并联接地的模式进行处理。不同设备中的接地线要单独接入地極。对于自动控制系统布局比较为分散的，可以应用串联一点的方式进行接地处理。在串联一点接地模式中，要将不同设计标的接地点连接到大直径的母线上，将其接入地极中。常规状况之下，接地母线直径截面高于9 mm，而普通类型的母线直径要高于5 mm，同时接地线的电阻要在2 Ω以内，地极与建筑物之间的距离要控制在10～15 m的间距中。

在进行信号线的接地处理中，要做好屏蔽层的接地控制与处理。如果信号源接地，则屏蔽层的信号就要与信号一侧的地极连接;如果信号源中没有接地，则屏蔽层就要与控制系统一侧的地极连接。

2.4 电缆的铺设

在进行电缆铺设中，我们用不同的电缆同时进行电源与信号的传递，要应用不同的电缆分别传递不同的信号信息，电缆要根据信号传输的具体类型进行分层铺设，进而避免信号线路及电力线路过近而诱发的电磁干扰问题。

2.5 系统抗干扰措施的设置

电磁波在人们的生活中广泛存在，在工业生产中为了提升系统的自动控制能力，就要提升其整体的抗干扰能力。系统设计及开发人员要通过专业的软件进行设计研究，增强整体性能和抗干扰能力。可以通过数字滤波及工频采样软件进行控制，消除存在的周期性电磁干扰问题;通过软件标志位设计提升整体性能，校正参考点电位，避免电位漂移造成的干扰性问题，也可以通过自动纠错软件进行处理，在系统出现错误的时候，可及时排除错误，保障系统的稳定运行。

3 结语

工业自动化控制系统在运行过程中会受到各种干扰源的影响，为了提升系统的整体性能，就要综合工作环境及控制系统的规划进行系统化设计，对其进行反复调试安装，合理地控制干扰问题，进而保障工业自动化系统的稳定、安全运行，降低各种安全隐患，提升我国工业化水平。

参 考 文 献

[1]刘思源.浅谈工业自动化控制系统的抗干扰技术[J].内蒙古科技与经济，2018（3）.

[2]杨明瑞.自动化控制系统的抗干扰设计方式分析与研究[J].山东工业技术，2018（3）.

[3]张东明.仪表自动控制系统干扰与抗干扰的分析研究[J].内燃机与配件，2018（8）.

[责任编辑：陈泽琦]