电气工程中自动化设备抗干扰对策

杜浩博

嘉峪关宏晟电热有限责任公司 甘肃 嘉峪关 735100

从企业生产的角度来说，电气自动化设备已经成为生产中不可或缺的重要设施。为更好地提高生产效率，改进产品质量，降低生产成本，企业需要提高电气工程中自动化设备应用的稳定性，加强设备防护，完善散热系统，选用质量较高的零部件，这样才能在较短的时间内生产出更多的高质量产品，提高企业的竞争力。在实践中，电气自动化设备容易受到多种因素的干扰，作为技术人员，需要认真分析自动化设备在电气工程中存在的干扰因素，进而采取有针对性的抗干扰手段，确保电气系统稳定运行。

1 电气工程中自动化设备的作用

随着现代科学技术的发展，电气工程在高新技术领域占据举足轻重的地位，几乎涵盖了所有与电子有关的工程行为。其中，最为典型的案例就是电子通信技术的进步，该技术推动了信息时代的快速发展，让计算机网络成为信息时代的中心，使社会生产生活方式发生了巨大变化。

1.1 降低生产成本

在电气工程领域，自动化设备的应用至关重要，目前已经应用于各行各业中，小到一个电气开关的设计，大到航天科技的研究，都少不了自动化设备的参与。简而言之，电气工程自动化技术就是将自动化技术、智能技术应用于电气系统当中，让自动化设备充分发挥作用，降低企业的人力成本和材料损耗，最大程度的帮助企业节省资金投入。在工业、农业、交通运输业等行业中，自动化技术能够用设备的自动化控制代替反复的人工劳动，同时还能让人们从恶劣的工作环境中解脱出来，使企业的生产成本得到降低，生产效率提高[1]。

1.2 实现自动化监测

在电气工程中，自动化设备不但能够降低企业的生产成本，还可以对生产线进行自动化监测，第一时间发现生产线中存在的生产问题，构建智能化的管理系统，尽早发现故障、解决故障。例如，在变电站中，自动化设备可以完成变电站的自动化控制和检测，及时发现变电站运行中的问题，促进电力技术的发展。在配电系统中，电气自动化技术可以应用到配电自动化的集中控制和局部控制方面，提高配电控制的精准度。当前，一些企业引入工业自动化设备及自动监测报警装置，能够有效提高装置的自动化水平，增强对生产流程的监测[2]。

2 电气工程中自动化设备运行的主要干扰

2.1 电磁干扰

电磁干扰是指一系列可以中断、缩短、阻碍通信电子设备运行的电磁能量，会对有用信号进行破坏，是重要的干扰因素。当前，自动化设备在运行中大多都会受到电磁干扰，设备运行的稳定性不足。从类别上来看，电磁干扰可以细分为外部环境电磁干扰、内部电磁干扰。其中，内部电磁干扰的产生原因和自动化设备的结构有关，如果内部各元件的布置不合理，或者内部空间的布局不合理，就会影响自动化设备的运行效果，从而出现内部电磁干扰因素。另外，外部环境中也有可能存在一些电磁干扰因素，这类干扰因素大多源于设备周围的高压线、高电流设备等，产生的电磁干扰会直接影响设备运行[3]。

2.2 传导与辐射干扰

对于电气工程而言，自动化设备在运行过程中通常还会受到传导与辐射干扰，属于交变磁场的干扰，这种干扰因素会造成自动化设备难以稳定运行，形成运行偏差以及其他的故障问题。简单来说，传导干扰就是一种通过导电介质造成的干扰，这种干扰是指一个电网络上的信号耦合到另一个电网络上。辐射干扰则不需要经过导电介质，这种干扰是通过空间进行传播的电磁干扰。在自动化系统中，如果电压和电磁波同时存在，二者就会相互转化，这需要操作人员加强防范。当前，很多电气工程中的自动化设备都会受到传导与辐射干扰，造成电气工程自动化系统的运行效率大幅度下降，影响设备的性能，需要专业技术人员高度重视起来。

2.3 信号模式干扰

在电气工程中，自动化设备的运行很容易受到信号模式的干扰，从而影响系统运行，甚至造成设备故障。在实践中，信号模式干扰可以具体分为两种情况，分别是共模干扰、差模干扰。其中，共模干扰是指自动化设备运行中地电位发生变化，造成设备难以有序运行，影响设备的运行功能。差模信号干扰出现的原因是互感耦合的存在。例如，在串联电路中，一旦形成信号源回路，就会出现干扰因素，从而影响自动化设备的运行，产生较多的运行偏差。

2.4 二次回路干扰

二次回路干扰是电气工程自动化设备运行中的常见干扰因素，一旦电力线路中出现二次回路，就会产生干扰电压，造成相应的自动化设备难以稳定、可靠运行。例如，在变电所中，二次回路干扰主要包括50Hz干扰、高频干扰、雷电造成的干扰等。二次回路干扰会造成变电所二次回路上的继电保护和控制设备遭受损坏，或者影响控制设备动作的准确性。对于自动化设备来说，只有严格控制二次回路的几率，避免电气工程相关线路设计方面的不合理问题，才能减少异常电压干扰问题。

2.5 通讯信号干扰

在电气工程中，自动化设备不是单独运行的，它需要和智能控制仪表、传感器、控制器等协调起来，实现辅助运行。在这个过程中，不同设备之间需要完成信号通信，具体可以分为数字信号和模拟信号，传输方式分为有线传输和无线传输。在无线传输中，强大的电磁波会对信号传输的空间造成扰动影响，一旦电磁波接近无线通信信号频率，就会干扰无线通信信号，造成严重的通讯问题。当前，一些电气系统在运行过程中没有对信号电缆做好屏蔽工作，这就会使电缆受到外界电磁场的干扰，出现感应电流，造成信号传递失真。

3 干扰因素对自动化系统的影响

3.1 造成设备损伤

在电气工程中，一些干扰因素会造成设备损伤，给企业造成一定的财产损失。当前，企业当中绝大部分的自动化生产设备包含了执行元件、传感器、控制器，其中，执行元件包括气动元件、液压元件、电气元件三种类型，每种类型的驱动方式不同、控制媒介不同。传感器可以分为电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器等。控制器除了PLC和机器人之外，还有专业的伺服控制器[4]。一旦自动化设备在系统运行过程中受到干扰因素的影响，就很容易产生故障，出现不正常工作、不按正常运动顺序工作的现象。

3.2 影响自动化生产

对于电气工程而言，干扰因素会直接影响自动化流程，使整个程序出错，造成自动化生产停滞，影响企业的生产进度。当前，自动化技术已经应用于各个行业、各个领域当中，该技术能够通过自动化设备操作控制对象，让控制对象自动朝着预设的目标行进，不需要人工参与。然而，干扰因素会对自动化生产系统造成不利影响。例如，物流企业中已经引入了自动化生产系统，实现了产品质量提升、制造成本降低、物流配送时间缩短的目的，具体的自动化设备包括自动装卸系统、存储设备、打包设备、自动化分拣系统、智能拣选等。在自动化设备的运行中，干扰因素会影响自动化生产的效率，甚至还有可能造成自动化生产停滞，给企业带来巨大的经济损失。因此，在电气工程中采取自动化设备抗干扰措施非常重要。

4 电气工程中自动化设备抗干扰措施

现如今，自动化设备在电气工程中的应用越来越普遍，对生产生活的影响也越来越广泛，一旦自动化设备出现故障，就会给企业造成严重的损失。因此，技术人员需要加强对自动化设备抗干扰措施的研究，提高设备的抗干扰能力，从而减少故障发生的概率，规避危险因素，预防安全隐患，提高电气工程的运转效率。

4.1 优化印制板和电路布局

在研制自动化设备时，优化印制板能够起到良好的抗干扰作用，对干扰因素进行抑制，技术人员可以通过多层次印制的方式降低干扰。此外，优化电路布局也是电气工程中自动化设备抗干扰的重要措施，在自动化设备的运转过程中，良好的电路布局设计可以使设备之间的信号处理得到改善，从而增强设备运行的稳定性、安全性。在实践当中，技术人员需要按照信号的走向进行布局，科学安排不同功能电路单元的位置，让电路的整体布局方便后期的信号流通，使信号按照从左到右、从上到下的顺序流通，保持一致方向。有些元器件或导线之间存在较高的电位差，这种情况就需要拉开距离，预防短路等故障[5]。为应对电磁干扰，技术人员需要在电路布局中重点关注对电磁感应灵敏的元件以及电磁场较强的元件，拉大元件之间的距离，做好屏蔽措施，使元件位置和相邻的印制导线交叉，避免强弱信号交错布置。为抑制热干扰，技术人员还需要将发热元件优先布局在利于散热的位置，减少对相邻元件的影响。通过优化电路布局的设计方案，电子设备整体的完整性能够得到提高，自动化设备的运行能够符合相关要求，达到预期的运行目标。

4.2 改进电源设置

在电气工程中的自动化设备运行中，抗干扰措施的处理还需要重点关注电源的设置问题，采用性能优良的电源，提高电源的稳定性，防止电源运行不当造成的自动化设备故障。例如，自动化设备在运行过程中可能会受到电源开关的干扰，在这种情况下，技术人员需要对电源的开启和断开进行优化设计，最大程度地降低电源开关对自动化设备运行的影响，同时还需要防止电源布线不合理的问题，提高电源的质量。在电源开关的选择方面，技术人员需要选择符合安全规范和电磁兼容认证的开关，选用电源适配器厂家的标准电源，根据应用需求选择保护功能，降低电源开关对自动化设备的干扰。除此之外，在电源线路的设计中，技术人员需要对线路进行优化，结合相关的标准和规范开展线路设计，防止电源线路设计出现偏差，确保电源的运行更加稳定。在实践当中，防控电源开关干扰还可以使用屏蔽线，将其安装在恰当位置，以达到良好的防护效果，减少电源开关干扰。

4.3 优化信号传输

在电气工程的信号传输中，很多干扰因素都会影响自动化设备的运行，例如，当信号正向传输时，电缆的长度和设计的绝缘性会对信号传输造成干扰，这就要求技术人员采取必要的措施降低干扰，提高信号传输的质量。为达到这一目标，技术人员可以在信号传输过程中开发特殊的信号引导通道，抑制外界干扰因素的影响，也可以进行旁路传输，使信号传输的抗干扰能力得到提高。此外，为提升信号传输的安全性，电力系统还可以应用电容滤波器，对传输信号进行调整，同时还需要让信号线和传输线之间保持距离，将数字信号和模拟信号分开发送，使信号传输更加可靠。

4.4 保护开关电源

在电气工程中，开关电源是造成设备损耗的重要因素，通过保护开关电源，可以维护自动化设备的正常运转。在系统运行中，电气设备在运转中的电压是稳定状态，设备的损害比较小，但开关电源开启或关闭时会对自动化设备造成较大的影响，如果设备自身的功率较小，开关电源的开启和关闭还有可能造成设备损坏，对后续工作造成不利影响。在这种情况下，电气工程师需要加强对开关电源的保护，一方面要优化电路配置，另一方面还需要改进开关网络电源，使开关网络电源的配置得到合理规划，防止连接线之间出现冲突，影响电源的可靠性。在实践中，电气工程师可以在电源周围放置好保护层，提高电源的完整性，减少线路总长，降低附加干扰器对设备的影响，确保设备和开关的连接质量，使开关安全运行。

4.5 应用滤波器

安装滤波器是提高自动化设备抗干扰能力的重要措施，通过应用滤波器，自动化设备能够有效应对大量的快速瞬变干扰因素，从而提高自身运行的稳定性和可靠性。在使用滤波器时，滤波器的选择非常关键，技术人员需要对电气工程中自动化设备的运行状况进行综合评估，进而科学选择适配的滤波器，避免出现型号偏差，结合系统存在的故障问题确定滤波器的最佳工作值，这样才能让滤波器在安装之后发挥理想的抗干扰效果。另外，滤波器自身的性能也是重要的考虑因素，技术人员需要对滤波器的质量和性能进行层层把关，不得使用劣质设备。在滤波器的安装中，一些自动化设备在运行中容易受到外部环境的影响，例如谐波影响，不利于信号记录系统的运转，因此，技术人员还需要确保滤波器的安装拥有良好的外在条件，这样才能更好的抵御干扰因素，提高自动化设备运行的可靠性。

4.6 使用屏蔽措施

屏蔽是一种有效的抗干扰手段，从原理上来看，这种方法是指完全封闭电子设备，避免外界电磁对设备造成干扰，促进设备稳定运行[6]。在现实生活中，屏蔽抗干扰的方法已经得到了广泛应用，电子设备的密封方法多种多样，需要技术人员结合设备的类型选择密封方法，在设备的外部增设金属外壳，运用导电性良好的材料，避免外界能量对设备的入侵。从类别上来看，屏蔽抗干扰措施包括磁屏蔽和电屏蔽，其中，磁屏蔽主要是屏蔽设备运行中产生的磁场效应，电屏蔽则是要抵抗电气干扰。近些年来，屏蔽抗干扰措施衍生出了很多新方式，包括安装金属皮、金属隔网等，不同的屏蔽方式具有不同的应用优势，需要技术人员结合实际情况进行选择，提高抗干扰的效果。

5 结束语

综上所述，在电气工程中的自动化设备运行中，电磁干扰、传导与辐射等干扰因素都会影响设备的正常运转，这些干扰因素会给企业生产造成不利影响。在这种情况下，技术人员需要不断采取新型的抗干扰措施，保证电气工程自动化系统的稳定运行，推动电气工程自动化设备的健康运转。在未来电气工程的发展中，技术人员需要深入研究不同的干扰因素，采用新材料和新方法，确保自动化设备稳定运行。