工业自动化控制系统抗干扰措施研究

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1、工业自动化控制系统抗干扰措施研究　　摘要：分析了工业自动化控制系统在现场施工、生产中产生干扰的各种原因，并找出了解决的方法。关键词：工业自动化控制系统；抗干扰；措施中图分类号：TL503.6文献标识码：A1工业自动化控制系统中的干扰及来源1.1干扰源及一般分类影响自控系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。7干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；

2、按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、接地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。1.2干扰的主要来源及途径1.2.1来自空间的辐射干扰空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电网、电

3、气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。1.2.2来自系统外引线的干扰主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。⑴来自电源的干扰。自控系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电流。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备启停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。⑵来自信号

4、线引入的干扰。与自控系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/7O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。⑶来自接地系统混乱的干扰。接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正

5、确地接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误地接地，反而会引入严重的干扰信号，使自控系统将无法正常工作。自控系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对自控系统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。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，影响自控系统内逻辑电路和模拟电路

6、的正常工作。逻辑地电位的分布干扰容易影响自控系统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。主要抗干扰措施2.1采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰7在自控系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入自控系统主要通过自控系统的供电电源（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与自控系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于自控系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源和自控系统有直接电气连接的仪表的供电电源，

7、并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器，以减少自控系统的干扰。此外，为保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种自控系统的理想电源。2.2电缆的敷设不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源

8、和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。2.3硬件滤波及软件抗干扰措施7由于电磁干扰的复杂性，要根本消除干扰影响是不可能的，因此在自控系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数