摘要：随着我国经济的发展，自动化控制系统在现代化工业生产中发挥着越来越重要的作用。由于自控系统运行的环境复杂，尤其是处在恶劣的电场和磁场环境时，自控系统会受到比较严重的干扰。因此应该加强自动化控制系统自身的抗干扰能力，从而保证其安全可靠的运行，提高工作效率，促进机械业的发展。
关键词：工业自动化；控制系统；抗干扰技术
1 工业自动化控制系统的主要干扰源
1.1 来自于辐射的干扰
辐射干扰即指射频设备、雷电、高频感应相关设备以及电弧电路等所产生的干扰。针对此类干扰，其干扰源一般不能够有效控制，而是采取减弱、切断电磁干扰传播的方式将干扰影响降到最低，比如，以屏蔽、安装防雷装置、合理布线、等电位连接等措施，都可以实现防雷保护的目标。
1.2 传导干扰源
在传导性干扰源当中，通常包含有电源线与信号线两类引入干扰。因电源线引入所产生的干扰情况，是在企业的生产过程当中所普遍存在的。此类状况的干扰源一般是由于供电系统窜入到控制系统，以及供电电源耦合到控制系统。一般工业自动化控制系统均是通过电力能源进行控制的，因此对其产生影响的因素也就较多，例如电网系统的波动、短路等。在输送过程当中所出现的干扰源，一般可选用铠装电缆控制，促使动力与信号电缆隔离。
1.3 通过电源线引入的干扰
通过电源线引入的干扰是工业现场较为常见的一种。这类干扰主要是有两个方面的来源，一是直接通过供电电源系统窜入控制系统中，二是通过供电电源的耦合而进入控制系统。由于常见的控制系统是由电网的电源进行供电的，许多因素会对控制系统造成影响和干扰，例如电网的波动、大功率用电设备的开启或停止、电网短路的暂态冲击等等都会通过输电电源线路传送，对控制系统带来一定的影响。对在输送的过程中产生的干扰来说，可以使用铠装电缆对其进行抑制，并将动力电缆与信号电缆进行分离。对变频器产生的干扰来说，通常是对变频器加装一个隔离变压器、并保证安装的位置能够尽量的和检测开关保持距离，其走线应尽量使用钢管单独的穿并将变频器单独安装到铁皮箱内，使其对外部屏蔽等等。
1.4 接地系统混乱时的干扰
主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路，若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机，模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
2 相应的抗干扰措施
2.1 工业自动化控制系统线管设计的优化
工业自动化控制系统线管的优化要对系统的信号、电源、通信线路进行优化，通信线路在铺设线路时要采取以金属材料为主要材料，要与电源线路保持距离。在信号电缆的选取中，必须从整体上考虑线路的实际应用性和抗干扰性等。由于信号强度的不同，其所需的通信电缆的采取也不同。应对差异性的信号强度选取针对性的电缆信号传输方式，针对不同类型和型号的特点，科学的采取最优的铺设方式，避免电网线缆、信号线缆与电源线缆共用电缆，它们要分开架设。
2.2 电源隔离及电源线路的抗干扰
在电源的设计中，特别是在应用一些大功率期间以及变频器的场合中，应该重视对电源的隔离以及在电源线路上实施合理的抗干扰措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如对于PLC逻辑控制器的电源，可以在其输入端加装隔离变压器，可以在其初级绕组以及次级绕组分别加装屏蔽层，屏蔽层可以靠接地，二次侧接线可以采用双绞线等等方法。
2.3 完善接地，选择准确的接地点
目前的系统接地主要有直接接地、电容接地和浮地接地等，对自动化的控制系统而言，属于高速而低电的控制装置，应采用直接接地方式。而由于输入装置的滤波和信号电缆的分布电容等影响，自控系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。因此，各装置的中心接地需要以单独的接地线引向接地，信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接地。
2.4 采用光电耦合器件
光电耦合器件是把发光器件和光敏器件按适当的方式进行组合封装，实现以光信号为媒质的信号的传递。由于传递是通过光信号实现的，故没有直接的电信号的连接，没有共地点，也就隔离了干扰的传递途径。另一方面，光电耦合器件是一种能量传递器件，由于一般的强干扰虽然具有很大的幅度，但其作用时间都很短（如尖峰脉冲），它的能量通常是很小的，不足以使发光器件发光而产生电信号，所以光电耦合器件既能传递有用信息又能有效地抑制尖脉冲等各种噪声的干扰，可广泛应用于信号的A/D、A转换以及数字量输入、D输出通道的隔离中。
在很多应用场合，由于模拟电路最怕外界的干扰，必须注意解决数字系统对模拟系统的干扰。在要求不高的情况下，合理安排数字地和模拟地可以减少这种干扰。若要求很严，例如微弱电量测量，要求数字部分和模拟部分电器上相互隔离，对于这种隔离式的D/A，在数据总线上、地线上都要加入隔离器件，如光电耦合器件，在这种使用较多光耦器件的情况下，会带来各线上的一致性、响应速度等问题。鉴于模拟部分工作速度不高，可用脉宽调制方法把数据以串行方式传递过去，再变成并行数据送给D/A的输入，实现D/A转换。这种数据传送的方式，仅需要一两个光耦器件便可解决隔离问题。
2.5 提高敏感器件的抗干扰性能
提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声的拾取，以及从不正常状态尽快恢复的方法。
提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下：
（1）布线时尽量减少回路环的面积，以降低感应噪声。
（2）布线时，电源线和地线要尽量粗。除减小压降外，更重要的是降低耦合噪声。
（3）对于单片机闲置的I/O口，不要悬空，要接地或接电源。其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。
（4）对单片机使用电源监控及看门狗电路，如：IMP809，IMP706，IMP813，X25043，X25045等，可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。
（5）在速度能满足要求的前提下，尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路。
（6）IC器件尽量直接焊在电路板上，少用IC座。
3 结语
近年来，我国工业发展逐渐朝着自动化、信息化、智能化方向发展，越来越多的自动化控制系统被应用在工业生产中，然而工业自动化控制系统应用现状却不理想，各种各样的干扰源对于自动化控制系统的稳定、正常运行产生了直接影响，所以应充分了解工业自动化控制系统受到的干扰情况，有针对性地进行抗干扰处理，提高工业自动化控制系统运行的稳定性。
参考文献：
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[3]周有为.工业自动化控制系统的干扰及预防措施［J］.科技创新与应用，2014（15）：90-91.
论文作者:宗旭
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/27
标签：干扰论文; 控制系统论文; 抗干扰论文; 器件论文; 屏蔽论文; 信号论文; 电源论文; 《基层建设》2019年第16期论文;