工业控制自动化系统干扰源与对策

徐余

（杭州双益机电工程有限公司，浙江 杭州 310014）

0 引言

工业控制自动化系统的应用，提高了工业生产的智能化与稳定性，有助于我国工业生产模式的不断完善。因此，做好工业控制自动化系统的干扰技术完善，对于工业生产水平的提升具有重要作用。

1 工业控制自动化系统的干扰源分析

工业控制自动化系统主要由各种控制器组成，这些控制器通过线路进行连接，保证电流的稳定运行。因此，工业控制自动化系统很容易受外部因素的干扰，从而影响运行的稳定性，不利于工业生产的顺利开展[1]。

1.1 辐射干扰

辐射干扰是一种电磁干扰，它是指电子设备在运行过程中产生的干扰信号，通过空间耦合的方式，传递到其他的电子设备当中，从而影响了其他电子设备运行的稳定性。辐射电磁场主要是由无线电广播、电视、雷电、电力网络暂态过程等设备产生，其在人类社会中的分布十分复杂，若工业控制自动化系统处于其中，系统中的设备受辐射的干扰，影响控制自动化系统运行的问题。其影响方式主要有两种途径：一是直接辐射。这种辐射方式是直接对工业控制自动化系统内部的电路感应产生干扰，从而影响工业控制自动化系统的稳定运行。二是对工业控制自动化系统的通信网络造成辐射，影响系统内部各个子系统之间的协作，导致工业控制自动化系统出现紊乱现象。

1.2 传导干扰

传导干扰是工业生产中常见的干扰形式，其主要分为电源和信号线干扰两种。电源干扰是指工业控制自动化系统由电网统一进行电能供应，由于电网的覆盖面积广，其在覆盖面积内可能受到的干扰因素多，一旦电网受到外部因素的干扰，很可能出现短路现象，导致工业控制自动化系统缺乏电能支持。工业控制自动化系统为了避免电网短路问题的出现，通常采用隔离电源的方式进行解决，但其在实际运行中的效果并不理想，导致电源绝对隔离的情况不可能出现，系统受电源干扰的问题一直存在。信号线干扰是指工业控制自动化系统内部由各种信号传输线连接，以保证系统内部信号的顺利传递。但系统在政策运行的过程中，很容易受到外部信号的干扰，如，外部电磁辐射的干扰，导致系统内部信号传递异常，从而出现工业控制自动化系统故障问题。

1.3 接地干扰

工业控制自动化系统在安全运行前，需要做好接地，以达到进行电磁抑制的作用。正确的接地，不仅可以降低外部电磁对于系统的干扰，还可以保证系统内部电磁不外排放，从而保障系统的运行稳定。但是，错误的接地，会增加外部电磁对于系统的干扰，不利于工业控制自动化系统的平稳运行。

1.4 内部干扰

工业控制自动化系统的内部干扰是指系统内部各控制部件，在运行的过程中产生电磁，进而出现相互辐射的现象。导致这种问题的出现是由于工业控制自动化系统内部构件繁多，需要制造厂商做好系统内部的电磁兼容设计，以保证系统后期运行过程中不会出现内部干扰的现象。但是，部分制造厂商在进行工业控制自动化系统生产时，并没有做好电磁兼容设计，导致系统实际使用过程中，出现内部干扰问题[2]。

2 工业控制自动化系统的常见干扰现象及判断步骤

2.1 常见干扰现象

工业控制自动化系统常见的干扰，主要表现为以下几种现象：一是工业生产过程中，在对工业控制自动化系统发出指令时，电机出现无规则转动，并没有根据指令做出相应的生产制造工作。二是工业控制自动化系统的信号等于零时，其数字表盘上的数值出现乱跳的现象，则表示系统受到干扰。三是传感器工作过程中，工业控制自动化系统采集的信号与实际工作的参数信号不相对应，且误差值出现现实无规律，则表示系统受到干扰。四是工业控制自动化系统与交流伺服系统公用的同一电源工作不正常时，则表示系统受到干扰。

2.2 干扰的判断步骤

工业控制自动化系统干扰的判断步骤可以分为以下三个方面，首先，在工业控制自动化系统的接受端口，借助万用表AC档进行检测，工业控制自动化系统受到干扰时，交流信号采集数据出现变化，根据数据变化的大小，可以判断干扰的大小。其次，借助万用表测工业控制自动化系统的口端与地端之间的电压差，判断工业控制自动化系统口段是否接地，接地是否正确等方面，若检测存在交流电压，则表示工业控制自动化系统存在干扰，电压差的大小反映了干扰的大小。最后，一般工业控制自动化系统为单点接地，可以通过检测工业控制自动化系统屏蔽层是否接地，接地是单点还是双点等，对其进行干扰判断。

3 工业控制自动化系统干扰解决对策

由于工业生产作业环境相对复杂，导致工业控制自动化系统在生产作业环境中运行受到的干扰因素较多，为了保证系统运行的稳定与安全，应当进行干扰解决对策的完善，提升工业控制自动化系统的抗干扰性，促进系统整体抗干扰性能的完善[3]。

3.1 电源抗干扰技术

工业控制自动化系统的运行需要大规模电能的支持，以保证系统运行的稳定性。因此，工业行业可以结合生产的特殊性，在进行工业控制自动化系统线路铺设时，进行线路铺设的科学设计，把干预设备和控制措施与线路铺设相结合，以降低电源干扰，使得工业控制自动化系统可以准确进行信号、指令传递，保证工业生产的安全、稳定。例如，工业控制自动化系统容易受强电干扰，工业行业在进行线路铺设时，可以把控制信号线路与强电相隔离，保证弱电与强电之间的间距，从而降低强电对于控制信号的干扰，保证系统运行的稳定。

3.2 设计抗干扰技术

由于工业控制自动化系统不能与高压电器在同一开关柜内进行工作，在进行系统位置设计时，可以结合工业生产环境的多变性，合理化进行工业控制自动化系统位置的安排，采用中间继电器实现对外部开关量信号的隔离，从而保障信号传递的正确，保障工业生产的有序开展[4]。同时，由于工业控制柜内存在很多信号线，很容易由于各种因素出现信号线紊乱问题，从而导致工业控制自动化系统运行出现故障。因此，在进行控制柜内部信号线设计时，应当结合不同信号线的使用需求，对设备进行分层摆放，从而保障控制柜内部的线路布置清晰，不仅可以保证不同信号新信号传递的快速、及时，还为后期维修、养护工作的开展，降低了难度，降低了各信号线间的相互干扰。

3.3 阻抗匹配的科学设计

为了避免工业控制自动化系统出现长距离信息传递失真问题，应当做好阻抗匹配的合理化调整，以保证信号传递的真实性、及时性。首先，开关量信号一般地电缆没有特殊要求，但要进行长距离信号传递时，需要选择屏蔽电缆进行信号传递，以保证信号传递的真实性。其次，模拟信号和高速信号应当运用屏蔽电缆，降低外部因素对于信号的干扰。最后，通信电缆选择时，应当结合工业生产环境，选择可靠性高、屏蔽性好、品质好的电缆，以保证信号传递的稳定。

3.4 接地系统抗干扰设计

接地系统的正确性，有助于提升工业控制自动化系统的抗干扰效果；接地系统的错误，不仅导致接地系统运行紊乱，还增加了工业控制自动化系统后期工作的难题，不利于系统的稳定运行。因此，施工人员在进行工业控制自动化系统接地前，应当做好接地系统的科学设计，结合生产环境，进行接地施工方案的完善，保证后续施工的正确、有序开展。一方面施工人员应当对影响接地系统正确性的因素进行分析，做好工业生产施工环境的排查工作，逐步进行影响因素的排查，以保证接地系统施工的有序开展。另一方面施工人员在进行接地系统施工时，应当做好接地工作与保护接地的分开，避免接地系统施工过程中，出现系统紊乱的问题，从而保障接地系统工作的正常开展，提升工业控制自动化系统的抗干扰能力。此外，在接地系统施工完成后，应当做好接地系统的检测工作，检测系统质量是否合格，保证后续使用的安全、稳定。

3.5 电子器件的科学选择

工业控制自动化系统为了提升抗干扰能力，应当结合系统内部电流信号运行的需求，进行电子器件的科学选择，借助电子器件降低外部对于系统的干扰，从而保障系统的平稳运行。如，结合工业控制自动化系统内部弱电流信号交流的需求，选择滤波器，对外部高频电流进行过滤，从而降低外部生产环境对于系统的干扰，保障系统工作的顺利。同时，工业行业应当结合控制自动化系统的特殊性，提升对于控制自动化系统的监督，组建监督小组，全方位、全天候的进行监督工作的开展，以便及时发现系统出现的问题，不仅可以保证系统的稳定运行，还可以避免生产误差的出现，提升工业生产产品质量。工业行业可以基于系统运行稳定性需求，招聘具有专业知识、操作能力与工作经验的人才，进行监督小组的组建，保证小组内部各成员均具有独立发现问题、解决问题的能力，可以根据工业控制自动化系统运行的情况，判断系统是否受到干扰，并对干扰因素进行分析，及时进行问题的解决，从而降低干扰带来的损失，保证工业生产的效率[5]。

4 结语

综上所述，工业控制自动化系统对于工业生产效率提升、产品质量保证具有重要的作用。因此，工业行业应当对控制自动化系统的干扰因素进行分析，结合生产与发展需求，提出相应的解决措施，降低内外部因素对于控制自动化系统的干扰，在提升工业控制自动化系统抗干扰性能的基础上，保证工业生产的顺利，促进工业的自动化发展。