生开明，孟广耀，孟 行，石英训
（青岛理工大学机械工程学院，山东 青岛 266033）
摘要：针对自动化控制系统中常见的干扰问题进行了分析研究，找出了控制系统干扰产生的原因，提出了对应的抗干扰措施。试验结果表明，控制系统在工作过程中出现的干扰问题得到了很好的解决，确保了自动化设备的安全稳定运行。
关键词：自动化；控制系统；干扰；防治中图分类号：TP273
0 引言
自动化控制系统由于可靠性高、集成度高等原因，越来越多地应用于现代工业生产中，使得流水线作业更加便捷，大大提高了生产效率，而其在工作过程中产生的干扰对生产影响很大。本文针对自动化控制系统中常见的干扰问题进行了分析研究，采用查阅资料、实际现场检测等方法找出控制系统干扰产生的原因，并且提出了一系列的抗干扰措施。
1 自动化控制系统干扰的主要来源
从干扰产生的位置方面来看，可分为控制系统外部的干扰和控制系统内部的干扰。其中来自控制系统外部的干扰是主要方面，也是出现最频繁的。外部的干扰按照干扰源的不同又可以细分为电源引起的干扰、外部连接线路引起的干扰。
1.1 电源引起的干扰
在控制系统中，当设备启动或是停止的瞬间．供电电压会发生突变，可能会引起供电电源的过压、欠压、浪涌等干扰问题，如图1所示，这些干扰会通过电源内阻耦合到控制系统的电路中，从而引起控制系统的不稳定甚至是死机。
1.2连接线路引起的干扰
与控制系统相连接的线路产生干扰的途径主要有静电感应干扰、电磁辐射干扰（见图2）、接地系统混乱引起的干扰等。
静电感应是电场通过电容耦合的途径串入其他的线路中，从而引起对输入或输出信号的干扰。在控制系统中，检测信号和控制信号都是通过传输线路传送的，线路之间一般都是平行的且间隔较近，比如继电器模组的输入／输出信号线路、I/O扩展板的输入／输出线路、开关电源的连接线路等都会因为存在静电感应而产生干扰。
电磁辐射干扰往往在生产中被忽视。在自动化控制系统的周围空间里会存在大量电气设备、电子设备、无线电广播、雷达等产生的电磁场，他们会以电磁感应的方式对控制系统内部的通信线路进行干扰，使控制系统不稳定、信号指示灯无规律闪烁，甚至出现控制器乱码的现象。常见的电磁辐射干扰见图2。
接地线不合理或是错误接地会引起严重的干扰信号，自动化控制系统中的接地线主要是系统地线、屏蔽地线和保护地线等，如果接地系统混乱，即由于各个接地点的电位分布不均，不同接地点间会存在电位差，引起地环路电流，干扰系统正常工作。
1.3 其他常见的干扰
仪表电源的波动、信号线连接点的接触电阻等都会对控制系统产生较大的干扰。
2 对控制系统采取的抗干扰措施
2.1 电压突变干扰对应的措施
供电电源的电压突变是由于供电系统的回路中接有大功率用电设备造成的，因此电压突变干扰是一种能量型的干扰，在电源开关闭合或断开的瞬间，回路中的大功率用电设备会使回路中的电压突变过低或过高，从而使系统产生干扰。在控制系统电路中接入磁饱和稳压器就可以很好地解决回路中电压突变的问题。磁饱和稳压器（见图3）是一种特殊的变压器，它与普通变压器的不同之处在于磁饱和稳压器的铁芯工作在磁饱和状态，铁芯在饱和之后，一定范围内，一次电压的波动引起磁通的变化量非常小，这样二次感应电压可以维持在基本稳定状态。
电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的操作过电压，这种瞬时过电压（或过电流）称为浪涌电压（或浪涌电流），是一种瞬变干扰。对于控制系统中由于电力线或信号线中产生的感应电压（或感应电流）可以采用氧化锌压敏电阻（见图4），它适用于交流电源电压的浪涌吸收、各种接点间的浪涌电压吸收、三极管、晶闸管等电力电子器件的浪涌电压保护。
2.2静电感应干扰对应的措施
对于静电感应引起的干扰可以采用信号电缆线屏蔽的方法，将所有出入控制系统的电缆线均使用带有屏蔽层的电缆，屏蔽电缆如图5所示，在干扰强度较大的情况下可以采用双层屏蔽的电缆。另外，还可以采用其他的抗干扰措施，例如使用穿线钢管屏蔽、带盖的钢质电缆槽等，穿线钢管具有良好的静电屏蔽能力和电磁屏蔽能力。
2.3 电磁感应引起干扰对应的措施
对于电磁感应引起的干扰可以采用对绞线(见图6)，对绞线是成对的两根导线相互纽绞而形成的电线电缆。由于这两根导线的位置反复交替，相对于整条线路，其分布电容、分布电感综合形成的耦合条件就非常接近，因此耦合导致的干扰电势几乎可以抵消，采用对绞线的方法既可以有效抑制电磁感应引入的干扰又可以抑制静电感应引入的干扰。
2.4 对接地干扰采取的措施
良好的接地是自动化系统正常工作的重要条件之一。良好的接地可以避免偶然发生的电压冲击危害，接地线要与自动化控制系统的接地端相连，基本单元必须接地，如果需要扩展单元，则需将其接地点与基本单元的接地点接在一起，同时为了抑制附加在电源及输入输出端的干扰，应给自动化控制系统接以专用的地线，接地线应与动力设备（电动机）的接地点分开。
2.5 其他干扰对应的措施
另外需要注意的是，仪表的供电系统应该单独布置，而且所选的电网容量应足够大，足够为整个自动化设备提供电力，信号线选用铜线可以保证可靠的导电连接。
3结语
本文对现代工业自动化控制系统常见的干扰问题进行分析，并针对不同的干扰来源提出相应的抗干扰措施。在实际生产中可能会出现多种干扰，就需要对不同的干扰具体分析，提出合理的解决措施，使自动化控制系统保持在稳定可靠的运行状态，确保整体设备的安全、稳定、高效运行。
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