电气自动化设备应用中干扰和屏蔽研究

李航

摘要：电气自动化设备在实际应用中表现出较大的优势，也因此得到了许多企业的认可，当前此类设备应用变得越来越广泛，但是也由于电气自动化设备具有高精度特点，在实际运行中一旦受到外界因素干扰，并可能对其运行控制造成影响，尤其是随着使用时间延长，这种受干扰现象表现得较为严重。基于此，本文主要结合实际案例，探讨电气自动化设备在运行中受到干扰的原因，并提出对应的屏蔽措施。

关键词：电气自动化设备;干扰原因;屏蔽措施

电气自动化设备有着高精度、高效率、高准确度的特点，在企业的生产中应用十分广泛。为了确保生产的顺利进行，作为设备维修部门应及时维修维护设备，使故障设备尽快恢复正常是每个维修人员都向往的美好愿望，这就对维修人员的技能水平有着很高的要求。设备的抗干扰问题，具有偶发、隐蔽、无规律等特点，严重影响了设备的稳定性，必须引起重视[1]。

1 维修案例分析

为确保本次研究更具有针对性和实际指导价值，下文主要以三个较为常见的维修案例来展开分析：

案例1：某数控车床，在实际加工生产中存在加工尺寸量变大、变小的异常情况，产生的最大差距达到2mm左右，并且数控车床没有出现任何故障信息提示，对数控机床正常加工生产造成较大的干扰和影响。经对现场综合考察和分析之后，怀疑此现象可能由于电气控制系统受到干扰引起。于是对设备外壳和电气柜接地屏蔽线进行检查，从中发现线路存在破损的情况。

案例2：一台立式加工中心，在执行程序加工过程中，出现了“X 轴过电流”报警停机。检查X轴机械，手盘丝杠负载很小;监测设备外部供电，情况也正常;用同型号伺服驱动器替换，发现故障依然存在。经仔细检查发现，是X轴的信号绝缘老化，导致同一线槽内的强电线路对其产生了干扰。更换信号线，故障消除。进一步优化，将强电和信号线分开铺设，并增加定期检查。

案例3：一台进口的热压成型设备，在未执行加热程序时，计算机显示热油温度剧烈波动（比如，常温20℃，偶尔会跳变到100℃左右）。发生此现象时，检查热油站，热油温度

数显表数值稳定，监测热电偶输出信号也正常。更换热油站到控制柜的信号线缆，并无改善。因此，怀疑电柜的接收端PLC模块抗干扰能力下降，更换同品牌型号的模块后，问题依然存在。经过深入分析及观察各部分状态，确认这是干扰造成的，检查设备接地良好，最终确认是热油站的I/O模块老化，尝试根据信号大小增设滤波电容，最终问题解决[2]。

2 造成干擾的原因

（1）信号在传输过程中受到干扰：由于接地屏蔽线路存在破损的情况，无法形成对外部强磁干扰的有效屏蔽，受这些信号干扰之后，便可能出现信号异常。

（2）施工不规范：设备的布线，不能因节约成本而牺牲稳定性，对于信号种类、用途不同，强电会对弱电信号产生影响，如果信号线缆的屏蔽效果变差，隐患就会发生，另外，不能将两者共地[3]。

（3）元件及线缆老化。设备使用过程中，某些元器件或线缆，由于设计布局、频繁使用、选型品质、散热不好等多因素造成其加剧老化，引起干扰。

3 屏蔽干扰的措施

基于上述案例的实际情况来看，三个案例都是因为受到外部信号的干扰引起，设备元件、线路在长时间运行过程中出现破损、老化等情况，无法形成对这些信号的屏蔽。根据该原因，在实际维修中，主要可以采取以下一些措施：

3.1 加强对信号线的检查

在对信号线进行布置的时候，严禁多条信号线纠缠在一起进行布置，这种布置方式较容易造成信号线之间的相互干扰。同时，在设备应用的过程中，应注意对信号线绝缘状况做定期检查，如果发现存在破损、老化等现象，应当及时对之做出更换，以此能够避免信号线之间的相互干扰。此外，在设计的过程中，应坚持以下一些线路布设方式：（1）对不同信号的电缆进行布设时，通常应采用分层铺设的方式，避免电缆信号之间产生相互干扰;（2）对传输相同信息化的电缆，也应当尽可能避免线路过于密集或纠缠在一起，这不利于对信号的精准控制;（3）控制高频信号干扰。如果现场存在大功率电机开关，其在开关过程中可能产生此类信号，从而形成对系统的干扰，为此通常应在线路上安装变压器，以削弱其产生干扰影响[4]。

3.2 扭绞与屏蔽

信号导线的扭绞即“屏蔽双绞线”，扭绞替代平行，可达到抑制磁场干扰的效果。屏蔽即采取金属导体隔绝元件、组合件以及信号线。屏蔽可以很好得抑制多线缆分布电容性耦合噪声干扰。常用的方法是通过屏蔽双绞线连接模拟信号，通常情况下，不但电噪声会干扰信号，而且强交变磁场也会干扰信号。因此，不但需要考虑电屏蔽，而且需要考虑磁屏蔽，可以采取导磁性能优越（如铁、镍等）的导体实现屏蔽措施。做好设备接地[5]。

对于设备接地，其主要包括两方面作用：一方面，在信号、供电电源进入设备后或其自身发生故障时，可以将超负荷的电流导入大地;另一方面，接地系统可以提供屏蔽层给设备，进而隔绝电子噪声干扰，同时，可以提供参考零电位给全部系统。

4 结语

“干扰”对电气自动化设备带来的危害，严重影响着设备的“健康”，通过良好的屏蔽措施，可以避免或减少干扰带来的不良影响，可以促使我们的设备少“生病”。同时，应高度重视干扰问题，最终减少电气自动化设备应用中的干扰和屏蔽。

参考文献：

[1]陆晓昌.电气自动化设备可靠性的提升措施[J].南方农机，2020，51（08）：190.

[2]李明.电气自动化设备应用中干扰和屏蔽研究[J].中国设备工程，2020（06）：166-167.

[3]鲁恩典.电气工程中自动化设备常见干扰因素及防治措施[J].内蒙古煤炭经济，2019（21）：193.

[4]黄传玉.电气自动化控制设备可靠性现状与措施研究[J].工程技术研究，2019，4（09）：115+119.

[5]郜士祥.电气自动化技术在设备可靠性方面的应用研究[J].时代农机，2018，45（07）：239-240.