劉 勇

（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,215104）

1 電子自動化裝置的干擾概述

伴隨著電子自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，電子自動化裝置也變得越來越先進(jìn)，電子自動化裝置的種類和功能都發(fā)生了較大的變革，有力的服務(wù)于工業(yè)。然而，在工業(yè)控制現(xiàn)場作業(yè)的電子自動化裝置卻受到諸多干擾的影響。由于在工業(yè)控制現(xiàn)場分布著種類眾多、數(shù)量巨大的電磁信號，并且這些雜散的電磁信號在頻率上是不盡相同的，由此而帶來了噪音。眾所周知，工業(yè)控制現(xiàn)場的噪聲不受接受者的影響和控制，獨立于有用信號而存在，因此其是絕對的。同時，不同忽視的一點是電子自動化裝置的干擾來源于噪聲，是噪聲達(dá)到一定數(shù)值后而形成的。對于電子自動化裝置而言，其接受和受影響的信號包括有用信號和干擾信號，通常情況下，干擾信號可以通過一定的技術(shù)手段或者設(shè)備的感受等等條件下消除，而噪聲因其存在的絕對性而無法被消除只能被降低。本文首先分析探索了電子自動化裝置的干擾產(chǎn)生和傳播的幾種因素，詳見下述：

(1)靜電干擾因素分析

靜電干擾是指在電子自動化裝置運行過程中，由于產(chǎn)生的電場與裝置中的電容耦合并對電子自動裝置產(chǎn)生干擾而形成的電磁干擾現(xiàn)象。其中電子自動化裝置受到來自電動機裝置、動力線路、變壓器、磁鐵、交流接觸器等所能夠產(chǎn)生不同程度的磁場的設(shè)備的干擾。這些設(shè)備在一定條件下運轉(zhuǎn)時還會產(chǎn)生諸如交變電磁場等干擾信號，例如：流過較大電流的動力線周圍存在著較強的電場，電場強度隨著電路和動力線之間電容強度的增大而變大從而對周圍的電路產(chǎn)生干擾。

(2) 磁場耦合干擾因素分析

磁場耦合干擾是一種感受式干擾，其產(chǎn)生主要是由于電子裝置流過較強的電流線路時，而在其周圍形成變化的電磁場，電磁波的產(chǎn)生伴隨著電子自動化裝置的運行，而產(chǎn)生于裝置所在的空間內(nèi)，電弧影響的電磁輻射、觸點電器運行產(chǎn)生電火花輻射干擾、高頻感應(yīng)加熱爐運行產(chǎn)生電磁輻射干擾等是電磁輻射干擾的常見類型，也是極易被電子自動化裝置吸收而干擾裝置正常運行的主要電磁波。此外，交變電磁場的存在使其附近的動力線、變壓器、交流電動機、交流接觸器以及電磁鐵等也會產(chǎn)生被干擾現(xiàn)象的發(fā)生。

(3)共模干擾因素分析

電子自動化裝置的接口通產(chǎn)采用差分形式完成信號的傳輸，但裝置收發(fā)器的共模電壓具有規(guī)定的范圍，當(dāng)線路之中的共模電壓超出既定范圍時，就會對電子自動化裝置產(chǎn)生干擾。這中干擾通常伴隨著強大的干擾信號，輕則影響到電子自動化裝置的正常通信，嚴(yán)重時則能夠?qū)﹄娮幼詣踊b置的零部件，尤其是通信接口產(chǎn)生破壞。此外，高頻感應(yīng)加熱爐、可控硅中頻爐以及各種有觸點電器所產(chǎn)生的電火花、電弧等都會產(chǎn)生電磁波，而當(dāng)電磁波達(dá)到一定程度后就會對裝置產(chǎn)生干擾。

(4)共組抗干擾因素分析

在電子自動化裝置中電阻和電感存在于各個電子回路之間的公共導(dǎo)線上，當(dāng)任意一個回路的電流流過個電路之間的公共導(dǎo)線時，都會導(dǎo)致公共導(dǎo)線上產(chǎn)生電壓降落的現(xiàn)象，這一阻抗壓降耦合到其他電子回路中就形成了共組抗干擾。共組抗干擾的存在帶來電路狀態(tài)瞬變情況的發(fā)生以及高頻電路受到嚴(yán)重干擾的情況發(fā)生。

(5)漏電耦合及電網(wǎng)干擾因素分析

影響電子自動化裝置的漏電耦合干擾是由于控制裝置內(nèi)部與內(nèi)部之間、內(nèi)部與外部之間本不應(yīng)該有電氣聯(lián)系的的部分之間的電氣絕緣性能下降，而導(dǎo)致控制設(shè)備相互之間及裝置內(nèi)部發(fā)生漏電流，進(jìn)而刑場漏電耦合干擾。例如，在空氣極其潮濕的環(huán)境里，電子自動化裝置由于內(nèi)部零部件工作運行時會散發(fā)熱量，而導(dǎo)致零部件凝結(jié)露水，由此造成器件內(nèi)部之間，內(nèi)部與外部之間的絕緣電阻下降而產(chǎn)生漏電耦合干擾?？傊?，漏電耦合干擾的產(chǎn)生通常與惡劣的空氣環(huán)境，裝置工作溫度過高等有關(guān)。

電網(wǎng)在電子自動化裝置的運行起到能源供給的作用，是裝置運行的動力來源。但在電子自動化裝置實際運行和工作過程中電網(wǎng)也會對其產(chǎn)生干擾信號。電網(wǎng)在為電子自動化裝置提供交流電過程中，需要在電網(wǎng)上連接一些用電設(shè)備，而這些用電設(shè)備的使用則是電網(wǎng)電壓產(chǎn)生干擾信號的重要幫兇。例如：在切斷大感性負(fù)載所產(chǎn)生的浪涌過壓時，會疊加在電網(wǎng)電壓上造成在啟動用電設(shè)備過程中出現(xiàn)短時間內(nèi)電網(wǎng)電壓下降的現(xiàn)象；而大功率可控硅的出發(fā)導(dǎo)通則會加劇電網(wǎng)電壓波形的畸變；各種高頻輻射干擾信號則會被電力傳輸線索接受，從而造成各種高頻干擾吸納后在通過電子自動化裝置的過程中，電源變壓器初級、次級之間的寄生電容耦合到次級，如此以來，就會造成電子自動化裝置在連接電網(wǎng)工作的工作電源含有各種頻率的干擾信號對其產(chǎn)生不可估量的影響。

2 電子自動化裝置的干擾抑制措施

針對上文論述的對電子自動化裝置運行過程中常見的幾種干擾因素的成因及其影響的分析之后，如何克服諸多對電子自動化裝置產(chǎn)生干擾的因素成為電子自動化裝置有效運行過程中的亟待解決的問題。但不可忽視的事情是抑制干擾的措施實施過程中有時會涉及到對電子自動化裝置本身結(jié)構(gòu)和工作特點的限制，如普通數(shù)字和模擬控制裝置只能采用硬件方面的抗干擾措施，而微機控制裝置的抗干擾措施則可以有效利用軟件方面的措施。因此本文將針對性的提出幾種有效抑制干擾的措施，對于降低甚至消除干擾具有重要的理論指導(dǎo)意義。

2.1 靜電屏蔽用于靜電干擾的抑制

對于常見的靜電干擾因素而言，通常采用靜電屏蔽的方式減少或消除信號干擾。由靜電理論知識，我們知道處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體內(nèi)部各點等電位，導(dǎo)體內(nèi)部沒有場，因此根據(jù)靜電干擾產(chǎn)生的原因和干擾的途徑，結(jié)合金屬導(dǎo)體的特性，采取以接地為主的方式將裝置金屬導(dǎo)體和相應(yīng)的電力線之間的靜電進(jìn)行評比處理?；蛘呖梢詫⒀b置進(jìn)行屏蔽處理，再將相應(yīng)的屏蔽體進(jìn)行接地處理，這樣做的好處非常多，這樣既可以保護(hù)被屏蔽裝置免受外來電場的干擾，金屬屏蔽線對傳輸信號線中靜電干擾的抑制具有非常突出的作用。

2.2 磁屏蔽用于磁場耦合干擾的抑制

在工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備運行過程中，尤其是在其特定的工作環(huán)境下，許多設(shè)備能夠產(chǎn)生強磁場，包括近場干擾的磁場耦合干擾在內(nèi)的諸多磁場都能夠?qū)ζ涓浇目刂蒲b置產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，磁屏蔽措施的工作原理同靜電屏蔽在諸多方面類似，采用高導(dǎo)此材料制造的屏蔽體能夠有效的將裝置進(jìn)行屏蔽處理，此外，采用采用干擾體進(jìn)行屏蔽處理，能夠保障裝置在運行過程中不接觸或者吸收散布在空氣中的磁信號。這種方法有效的抑制了干擾源所產(chǎn)生的磁輻射無法向外傳輸，對屏蔽體起到一種有效的保護(hù)作用。

2.3 電磁屏蔽用于電磁輻射干擾的抑制

電磁輻射隨著交變電磁場的頻率變化而變化，頻率越高，輻射越強。因此針對這一現(xiàn)象，電磁輻射干擾主要是由于高頻電磁場所產(chǎn)生。電磁屏蔽的工作原理就是利用包括銅、鋁等在內(nèi)的電阻率低的金屬材料制作成屏蔽層，當(dāng)高頻電磁場對金屬屏蔽層產(chǎn)生作用時，就會在屏蔽層內(nèi)產(chǎn)生渦流，而此時渦流產(chǎn)生的磁場能夠有效的減弱，甚至消除干擾電磁場的作用，由此對裝置起到電磁屏蔽保護(hù)的作用。不可否認(rèn)的是電磁屏蔽既可以屏蔽干擾源，又可以屏蔽被保護(hù)對象，因此電磁屏蔽具有靜電屏蔽相同的作用，能夠起到很好的保護(hù)作用。

2.4 共組抗干擾的抑制

共組抗干擾的存在具有一定的普遍性，在不同電子回路的公共線路上都可以產(chǎn)生共組抗干擾，但主要包括電源共組抗干擾和公共線路共組抗干擾。針對共組抗干擾產(chǎn)生的原理我們可以采用高質(zhì)量的電燎并加太電源的功率容限以獲取較小的電源內(nèi)阻，另外一點事分開設(shè)置模擬電路和數(shù)字電路的電源線及地線，將其獨立接到相應(yīng)的電源輸出端上。最后盡量選用長度盡量短且截面積大一些的電源線和地線，這樣做的優(yōu)點是降低了電源線和地線的阻抗，減少了有公共電源線和地線帶來的回路間的共組抗干擾。為了減少由強電設(shè)備帶來的共組抗干擾，在電子自動化裝置的工作地和安全地一起時則必須保障足夠小的接地電阻，應(yīng)保障在多電源供電情況下，公共地線的截面積足夠大，且長度足夠短以此降低公共地線阻抗帶來的共組抗干擾。

2.5 漏電耦合干擾及電網(wǎng)干擾的抑制

漏電耦合干擾產(chǎn)生的原因大多是由于設(shè)備內(nèi)部環(huán)境不佳導(dǎo)致絕緣電阻下降進(jìn)而出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。為此工作人員應(yīng)該定期檢查、清理電子自動化裝置，以及信號線上的灰塵或雜物。此外技術(shù)人員再設(shè)計信號線路布局時需要考慮留有一定的間隙，采取適當(dāng)?shù)钠帘未胧?/p>

對于電網(wǎng)干擾的抑制主要考慮到電網(wǎng)電壓中的浪涌過壓成分以及高額干擾成分，因此可以選用壓敏電阻吸收浪涌過壓，采取在裝置電源變壓器的兩側(cè)和整流電路上加高頻率波來抑制。此外可以通過使用直流穩(wěn)壓電古和直流退歐電路進(jìn)行電網(wǎng)中低頻干擾的抑制。而交流穩(wěn)壓電源在提高電路抗電網(wǎng)高、低頻干擾能力方面具有顯著的作用。

3 總結(jié)

通過本文的分析，我們知道電子自動化裝置的干擾主要來源于電場、磁場以及電磁場等產(chǎn)生的信號干擾。而針對這些干擾的措施主要從兩方面入手：第一是從隔離的角度出發(fā)，即通過屏蔽層從電路上吧干擾源和受干擾電路隔離，以此降低或者削弱干擾源同被保護(hù)對象之間的干擾作用，保障有用信號的傳輸，抑制干擾信號的作用。第二從濾波的角度出發(fā)，就是采用相應(yīng)的技術(shù)手段或者材料對信號進(jìn)行有效篩選和傳輸?？傊疄橐种聘蓴_，可對電子自動化裝置的電流設(shè)計、電路設(shè)計、線路及線路板設(shè)置以及裝置屏蔽條件等多方面入手，有針對性的采取抑制措施。

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