自动化仪表干扰原因及抗干扰策略的研究

景海林

摘要：科学技术的发展促进我国电子自动化技术的发展，这也促进了自动化仪表在冶金行业中的使用。本文通过对自动化仪表技术的描述，分析了自动化仪表的干扰原因，并提出了自动化仪表抗干扰的策略及方法。

关键词：自动化仪表、干扰原因、抗干扰、策略

科学技术的发展促进我国电子自动化技术的发展，也促进了自动化仪表在冶金行业中的使用。自动化仪表具有一定的稳定性和可靠性，这个特点对冶金业的健康发展、安全生产和质量提升有重要的影响，同时关系到企业的经济效益。在实际生产的过程中，因为自动化仪表工作的环境比较复杂，一旦外界出现了干扰的因素将造成仪表准确率下降或失效，因此，为了降低外界环境和自身因素的干扰，应该重视自动化仪表可靠性的设计。本文主要从自动化仪表技术出发，分析了自动化仪表干扰出现的原因。同时详细阐述抵抗自动化仪表干扰的重要措施。

一：自动化仪表概述

自动化仪表作为自动化设备的核心部件，由显示器、变送器以及传感器组成，主要有温度、压力、流量、液位、过程性自动化仪表等。自动化仪表是具有报警、控制、记录以及显示等功能的多功能设备，可称为自动化设备的“五官”。抗干扰是指防止因信号发生畸变而产生影响设备运行的因素，由于钢厂环境的影响，仪表面临的最大问题就是干扰，使得钢厂自动化仪表存在测量误差，影响了仪表的准确度。随着我国信息技术水平的提高，很大程度上促进了自动化仪表的发展，对自动化仪表抗干扰的研究也取得了较大的成果。但不可否认的是，我国钢厂自动化仪表抗干扰能力依然存在一些问题，而如何提高自动化仪表的抗干扰能力也成为了研究部门亟待解决的问题。

二：对自动化仪表技术的评价

自动化仪表具有一定的功能，如测量、报警、控制、记录、显示等。使用领域有压力、温度、流量和过程控制等。在具体的冶金作业中，温度仪表的核心部分有热电偶和热电阻等。其中的电偶有不同的种类，如防爆热电偶、多点热电偶和耐磨热电偶等。压力仪表的主要功能是对冶金过程中的压力进行测量，在冶金行业中使用的自动仪表主要有以下几种：环保仪表、压力仪表和电工仪表等。

三：自动化仪表干扰原因分析

冶金自动化仪表的应用，大大提升了生产效率和自控能力，自动化控制仪表具有自动编程的能力，简化了仪表控制电路，提高了自控效果，同时在使用中具有记忆功能，进行算数和逻辑运算，达到数据处理效果，更好的解决生产问题，为生产提供可靠保障。但是，在生产过程中，难免会受到外部信号的干扰，导致自动化仪表信号传输不好，引起精度误差或误报警等，使控制程序出现偏差或故障。外部干扰出现测量误差，损坏仪表内部结构，甚至导致生产过程中断，造成数据丢失或安全事故，这也是国产仪表和进口仪表在可靠性方面最大差距。所以，及时处理分析各类自动化仪表干扰情况十分必要，必须采取有效的措施，从而充分发挥智能化仪表的可靠使用，提高生产安全性。

第一，漏电电阻和供电线路的互相干扰，不仅影响仪表的使用精确度，同时影响效率。此外，受到电磁感应影响的话将造成自动化仪表出现故障，对测量的精度造成影响。不仅出现质量问题，同时影响冶金的效率。

第二，自动化仪表在传输的过程中容易受到周围电场和磁场干扰的影响，因此，在仪表设计过程中，技术人员应充分考虑此类影响，采取一定的屏蔽措施，进行相关的实验检测，降低这种干扰源的对设备的影响，为自动化仪表在生产使用过程中的可靠性奠定基础。

三：自动化仪表抗干扰策略及方法

1.采用屏蔽技术避免干扰

一般可以采用屏蔽管对自动化仪表进行隔离，减轻电磁干扰影响，可以将金属导线和电缆穿接在同一个屏蔽管中，减少干扰的情况，采用较好的屏蔽技术措施，能够解决电磁干扰情况，提升自动化仪表的性能，实现自动控制和管理，达到较好的效果，另外，提高国产仪器仪表核心关键零部件的设计制造工艺水平，对标国际行业标杆，也已经成为国内仪器仪表制造业面临的严峻现实。

2.重视对各种仪器设备的合理的使用

屏蔽器能够降低电源和线路辐射的影响，降低干扰。此外，在自动化仪表中设置滤波器，也能够降低电磁干扰。绝缘材料的使用也是很好的抗干扰形式，在仪器和放大器中使用绝缘材料能够实现两者之间距离的增加，不仅提高仪表的运行效率，同时还能促进生产的安全性。磁力耦合器的使用也能够在一定程度上消除磁场效应，降低干扰问题的出现。

3.加强对智能化技术的应用

智能化技术对自动化仪表的影响可从两方面分析，首先工业生产现场的自动化仪表增加大量的执行器、传感器和数字化通信接口，大大提高数据的安全性和可靠性;另外嵌入式技术将微型芯片技术嵌入到自动化仪表中，使自动化仪表的处理能力得到较大改观[3]。随着智能化技术的不断发展，以Intel的80X86系列、Motorola的68000系列、8051内核系列为代表的传统自动化仪表处理器逐步被32位RISC处理器所代替，32位RISC处理器具有低功耗、高性能等优点，可以较好的迎合现代化工业生产对自动化仪表的要求。嵌入式操作系统具有代码少、硬实时、抢先多任务等功能，并能够使网络协议、图形得到扩展。因此采用嵌入式操作系统可实现将越来越复杂的程序得到合理安排，缩短开发周期，降低开发难度。

4.横向干扰和纵向干扰的消除

首先，工人在处理化学仪器的水平干扰时，可以使用屏蔽和过滤的方法。所谓屏蔽方法就是利用屏蔽设备，对干扰信号进行屏蔽。这种化学仪器的磁电阻相对较小。当信号被屏蔽时，外部交变电磁场不影响电缆的导体，因此不影响化学仪器的值。所谓滤波方法就是在化学仪器上安装滤波电路，以抵抗外界干扰信号的入侵。安装滤波电路后，工人可以使用二次仪表输入进一步截取信号。其次，在处理化工仪器的垂直干扰时，工作人员可以采用隔离法和接地法。隔离方法是对化学设备进行隔离。化学仪器被封装在一个盒子里，使它与外界相对隔绝，然后用放大器来消除干扰。为了提高消除干扰的质量，可以在仪器和放大器之间放置绝缘材料，以避免水平干扰。所谓接地方法，就是在化工仪器接地时，根据实际情况增加点和长度。一般情况下，如果干扰信号强，需延长接地的长度，增加接地点的数量。如果干扰信号较弱，应减小接地长度和连接。

5.利用各種仪器设备解决干扰问题

屏蔽器的使用可以防止电源和线路的电磁辐射，规避干扰，在自动化仪表系统中设置滤波器，可以消除电磁干扰，恢复仪表测量和控制能力，实现自我管理能力。另外，将绝缘材料放在仪表和放大器之间，增加两者的距离，提高仪表运行效率，更好控制生产过程;利用磁力耦合器，消除磁场效应，都是解决电磁干扰的有效措施。

结束语：

仪器仪表在使用中经常受到外部干扰，各种干扰总是并行发生，导致生产过程受到影响。为此应该在仪表的设计开发时采取综合性的预防和控制措施，减少干扰源的出现、增加抗干扰仪器设备的使用、提高仪表核心功能零部件的制造工艺水平等，都会对仪表的可靠性使用起到保驾护航的作用。同时合理的抗干扰措施能够提升自动化仪表的运行质量，保证各行各业生产设备的安全可靠运行，为高质量发展起到不可估量的作用。

参考文献：

[1]陈靖元，王瑞东等.控制系统电缆的屏蔽[J].石油化工自动化，2012（10）：44-55.

[2]沈莉.煤矿用传感器开关电源电磁干扰抑制方法研究[J].低碳世界，2018（11）：88-89.

[3]闫旭.仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计[J].中国高新技术企业，2017（10）：25-26.