摘要：随着电子技术的不断发展，仪表作为参数的展示工具被广泛应用。仪表上的数据是由各感应器件测量出的参数经过线路传输到控制系统中并最终展示的，在这个过程中难免因为环境的复杂受到各种各样的干扰，这些干扰可能导致仪表输出的信息失真，所以提升仪表控制系统的抗干扰能力是保证生产系统稳定工作的重要一步。
关键词：仪表控制系统；干扰因素；抗干扰
1.仪表控制系统干扰分析
在自动控制系统中，干扰出现在数据传输的整个过程中，所以按照干扰出现的方式分类，有以下几种：
1.1电导耦合干扰
直观意义上讲，电导反映线路的导电能力，通常G=1/R，线路中的电导与电阻成反比例关系，电阻大、接触不好、电流泄漏等，都会对线路电流造成不良影响；耦合指多个电气元器件，相互作用，相互影响。如果多条信号线发生耦合现象，或者由于线路发生互容、互感效应，都会导致信号噪声的发生，或者出现串扰。耦合的分类分为容性和感性，前者引发耦合电流，后者引发耦合电压。电气元件自身的参数、电缆间距还有终端接线质量等决定串扰的程度。
1.2 环境温湿度造成的干扰
仪表控制系统属于较为精密的设备，因为内部拥有较多的精密电子元件，所以对于环境比较敏感，被长期放置在工作环境中难免会受到温湿度变化造成的影响。由于工业的生产环境大多都是高温、高湿的，同时温湿度的变化随着生产环节的不同变化较为频繁，仪表在这样的环境下连续工作难免会受到干扰，不利于相关人员对其进行管理和控制。例如，PLC逻辑编程中的DI开关量输入的一些现场设备，如果受雨水、潮湿、生锈等一些工作环境的影响，很有可能讲实际的开点造成潮湿短路，对回路检测造成系统的误区，误认为是闭合状态。另外，环境的湿度指标，也会对无线电通讯造成较大的干扰。空气的含水量越高，信号的频率越高，越容易吸收信号，造成对信号强弱的影响。
1.3外部电磁干扰
法拉第电磁感应定律说：变化的磁通量ΔΦ产生感应电动势E，公式E=nΔΦ/Δt（其中ΔΦ/Δt为磁通量的变化率，n为感应线圈匝数）；以及，在实际生产工况中，常常会遇到切割磁感线运动，会给电缆线带来顺时电流：E=BLVsinA。切割的速度V运行的方向，有效长度L均不能与磁感线平行。
简单来说，在实际生产中，感应电流的方向与电缆电流方向一致的瞬间，会对信号施加放大作用；感应电流方向与电缆电流方向相逆时，会对信号造成削弱作用。总体造成信号晃动不稳定。
电磁感应干扰信号的主要方式，分为传到干扰、辐射干扰。
电力线路和设备在电流通过时会产生电场和磁场，电磁感应会对信号线的传输造成一定的干扰。其中无线电电磁波不但对信号的传递产生干扰，同时也会影响最终仪表控制系统最后参数的收集和展示，CRT屏幕上会出现噪点、闪动等情况，不利于参数的收集。
2.仪表控制系统的抗干扰措施
因为仪表控制系统工作环境不同、干扰因素和强度不同，所以要根据仪表设备的要求来制定合适的抗干扰措施，这样可以保证仪表的准确性同时控制生产成本。在仪表信号的传输过程中常见的抗干扰措施有以下五点：
2.1 隔离
隔离是指在布线时做到信号传输线路与电力传输线路的良好区分，同时做好绝缘工作。在布线时，要将仪表信号线路与电力线路按照可能产生交变电磁场的大小设置一定间距，如果受到环境限制无法达到足够的距离，则选用更好的绝缘外层，保证电导耦合通道的阻抗，避免信号回路受到电磁干扰。
当控制电缆与动力电缆交叉敷设时，角度要尽量接近90度直角，以最大限度避免发生感应电。当交流电缆与仪表电缆在电缆槽一同敷设时，应用金属隔板进行有效隔离。同时，在其他电气线缆与仪表信号线重叠路由的情况下，可酌情考虑穿护管隔离。但是严禁将信号线与动力线同管敷设。
另外，有效的增加继电器、隔离栅等方法，也是可行的抗干扰措施。
2.2 屏蔽
2.2.1 静电屏蔽
静电屏蔽的原理是干扰源的耦合通道受屏蔽层的影响而短路接地，外部干扰因屏蔽层的存在并没有进入耦合通道，这样信号线在传输信号时不会受到干扰。而磁场屏蔽原理类似，是在干扰与信号线之间设置磁体，这样耦合程度被减弱，信号也不会受到磁场干扰。
2.2.2 实际屏蔽
在实际的屏蔽措施中，又分为干扰源屏蔽、电缆槽屏蔽和信号线屏蔽等方式。
干扰源屏蔽和电缆槽屏蔽的抗干扰方式类似，是指在设备和相应开关部署时，不得将电力线路与信号线路铺设在一个槽盒或者一个钢管内，避免产生耦合感应而造成干扰。同时因为电磁场强度与监测点到干扰源的距离成反比，所以尽可能选择距离远的电磁场。
信号线屏蔽作为直接在信号线外端部署屏蔽层，是屏蔽效果最好、实际干扰最少的抗干扰方式。其实质是对电场进行平衡分布。屏蔽层接地方式分为单端接地和双端接地，但是不能进行重复接地。这是为了避免形成回路，使大地上的闲散的电流流入，对信号造成干扰。
2.3 对绞线
对绞线是指两根成对的芯线相互绞扭形成的电线和电缆，目前应用最广的就是网络布线中的双绞线，它因为成对导线的反复交替，无论是电容还是电感，耦合条件都十分类似，这样两对导线的干扰电势可以相互抵消。对绞线的抗干扰方法既可以对于电磁感应进行有效的抑制，同时还可以对静电感应引入的干扰进行明显的抑制和处理。双绞线抗干扰的方法目前在RS232-485、网线等通讯线中应用非常广泛。
2.4 接地
接地可以有效抑制大地电流对信号线路的干扰，将仪表控制系统中的模拟信号线路、负载线路、信号源线路和数字模拟线路均进行有效的接地，可以消除各地线间的干扰和大地电流的干扰。如果控制系统传输信号的频率较高，就要进行多点接地，使接地面积加大，这样可以降低接地的电阻，抑制共阻耦合。
2.5软件抗干扰
比较有趣的抗干扰形式，如滤波软件、“看门狗”软件等，用计算机编辑程序，来识别和区分电信号，区别有用信号和干扰信号。下面介绍最简单的一个实例，以了解滤波技术原理。
例如：数字滤波技术，运用算数平均值法来区分干扰信号：
对现场工况发来的若干采样数据，进行平均，得出x，使x值与所有采样值间，偏差的平方和最小。然后逐个比较x值与采样数据的大小，选择出偏差最大的几个确定的采样数值，此过程均在PLC程序中进行，在系统中插入计算公式，得到目标值x，然后调入比较模块，使x值与采样到的各个数据分别做减法，选择差值的绝对值最大的几个数据，进行标注或者排除：
E=min[
]
求极值得：
x=
3.结束语
综上所述，影响仪表控制系统的干扰因素有很多，相关企业应根据生产环境的实际情况进行分析，找出对仪表系统造成干扰的问题所在，通过切断干扰源、抑制干扰和提高抗干扰能力等方面对仪表系统的抗干扰能力进行提升。这就需要相关维护人员提升自身技术水平，对仪表控制系统的原理全面掌握，并学会独立完成简要的抑制干扰工作，在平时定期对仪表控制系统进行巡检工作，这样可以及时发现问题并进行处理，保证仪表可以准确显示参数，为生产活动做好技术支持。
参考文献：
[1]李菲菲，黄利新.浅谈化工仪表控制系统干扰分析与抗干扰措施[J].引文版：工程技术，2015（45）：248-248.
[2]张少平.浅析当前化工仪表安装中的抗干扰措施[J].中国新技术新产品，2012（5）：125-125.
[3]黄泽山.浅谈电厂热工控制系统应用中的抗干扰分析[J].中国电力教育，2011（36）：97-98.
论文作者:蔡彤
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/14
标签：干扰论文; 抗干扰论文; 仪表论文; 信号论文; 控制系统论文; 屏蔽论文; 信号线论文; 《基层建设》2018年第30期论文;