国防科学技术大学信息系统与管理学院 长沙 410073
摘要：随着现代电力工业的发展，自动化控制水平越来越高，自动控制控制系统在电力控制中应用越来越广泛。自动控制系统对信号的要求是比较严格的，如果自动控制系统所属设备离干扰源太近，就会干扰其所属的控制信号，引起故障，造成信号误闪、误发甚至停机。因此，自动控制控制系统的抗干扰能力是关系整个系统可靠运行的关键。由于自动控制系统采集信息的就地设备大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，因此，要提高自动控制控制系统的可靠性。基于此，本文就自动控制系统电磁干扰问题分析与处理进行详细探究。
关键词：自动控制系统；电磁干扰；自动控制
1引言
随着科学技术的迅速发展，人们对自控体系提出越来越高的要求，控制体系的可靠性、实时性和迅速数据收集等要素决定了体系能否完成对方针的准确测控，这就要求在规划测控体系时要根据现场情况剖析可能发生干扰的要素。 作为一个包含各种测量仪器设备、通讯总线接口以及操控计算机的测验体系，电磁干扰的存在是一个不容忽视的问题，操控体系的实践运转环境不可避免地出现各种电磁干扰，闭环操控体系的各个环节因电磁干扰出现功能异常，都将形成被控参数偏离给定参数的要求，使产品质量下降。严重时会使被控目标中止运转，乃至损坏被控目标。电磁兼容理论和方法研究能够对干扰预先进行测验剖析并判别其对体系的影响，能够采纳一定的方法进行处理，然后满足确保体系可靠性的目的。
2 自动控制系统中的电磁干扰的主要来源
电磁干扰（Electromagnetic Interference），简称EMI，有辐射干扰和传导干扰两种。辐射干扰是指电子设备发生的干扰信号经过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备；传导干扰首要是电子设备发生的干扰信号经过导电介质或公共电源线相互产生干扰。辐射干扰散布极为杂乱。操控体系置于射频场内，就会受到辐射干扰，其影响主要有两个方面：一是，直接对操控设备内部的辐射，由电磁感应发生干扰；其次，是对操控体系通信网络的辐射，由通信线路的感应引进干扰。辐射干扰与现场设备安置及设备所发生的电磁场巨细，特别是频率有关。传导干扰首先要经过电源和信号线导入。由于操控体系的供电大都来自电厂的供电网络，掩盖全厂，电网内部的改变，如开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置致使的谐波、电网短路暂态冲击等，都经过配电线路传到电源。操控体系中的传输线，在传输有用信息的一起，都会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有以下几种方式：一是，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。由信号引进干扰会致使I/O信号工作反常和测量精度大大降低，严重时将致使元器件危害；二是，经过变送器供电电源或共用信号外表的供电源串入的干扰，通常简单被忽视。三是，关于阻隔功能差的体系，还将致使信号间相互干扰，致使共地体系总线回流，形成逻辑数据改变、误动和死机。操控体系因信号引进干扰形成I/O模件损坏数相当严重，由此致使体系故障的状况也许多。
3 电磁干扰的危害
工业现场电磁干扰的各种危害是经过电气设备（设备）的功能、技术指标及可靠性降低来反映的。电气传动控制体系的设备（设备）在电磁干扰效果下的表现是多种多样的，下面仅就多见的几种作简单介绍。1）现场总线体系。使得现场总线的传输速率变慢、传输间隔缩短乃至不间断通讯中止，形成语音体系、图画显示体系模糊不清，图画质量变差、清晰度变低和差错变大，总控室不能实际反映现场级的实时状况，致使监控体系失去含义。2）数字控制调速体系。使得交直流调速体系的调速精度下降，速度波动较大，也许出现失控、误控或误动作，严重时形成触发脉冲逻辑失调，致使功率器材击穿或烧断迅速熔断器材。电气传动控制体系的可靠性和有用性降低，并危及安全。3）现场检查维护体系。使得现场级检查器材的精度、灵敏度下降或无法正常运用。如：电压电流互感器、霍尔器材、热电偶、料位、液位计等。致使电气传动控制体系无法得到有用信号。PLC 体系收到的电压、电流以及脉冲信号失调，形成维护误动作乃至体系崩溃无法正常运用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆4）现场电机、变压器、电抗器等设备。使得驱动回路的电机、变压器、电抗器等设备发生噪音，铁耗和铜损增大，发热增加，影响设备的运用寿命，给企业正常生产带来不利因素。
4 主要抗干扰措施
4.1 采用性能优良的电源， 抑制电网引入的干扰
在 PLC控制系统中， 电源占有重要的地位。电网干扰串入 PLC控制系统主要通过 PLC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PLC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 PLC系统供电的电源， 一般都采用隔离性能较好的电源， 而对于变送器供电电源以及和 PLC系统有直接电气连接的仪表供电电源， 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、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器， 以减少 PLC系统的干扰。
4.2 自动控制系统软、硬件抗干扰措施
信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。由于电磁干扰的复杂性，要根本消除干扰影响是不可能的，因此在自动控制 控制系统的软件设计和组态时，应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些提高软件结构可靠性的措施包括：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件保护等，新建机组一般在软、硬件方面考虑是比较完善的，老电厂和一些改造电厂在这方面做的要差一些。
4.3 正确选择接地点， 完善接地系统
接地的目的通常有两个，一是为了安全，二是为了抑制干扰。完善的接地系统是自动控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。系统接地有浮地、直接接地和电容接地三种方式。对自动控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以自动控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的自动系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式，用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于22mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2Ω，接地极最好埋在距建筑物15m远处，而且自动系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在自动侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地。
5 结束语
随着科学技术的发展，电气传动控制系统在工业控制中的应用越来越广泛，涵盖了冶金、石油、煤炭、化工、航天等各个领域。电气传动控制系统的电磁干扰是一个十分复杂的问题，因此对于电磁干扰的抑制要考虑各方面的因素，具体分析，合理、有效地抑制电磁干扰，才能够使电气传动控制系统正常工作，保证工业设备安全高效运行。
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论文作者:谢波,江峰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第3期
论文发表时间:2017/6/30
标签：干扰论文; 体系论文; 信号论文; 电源论文; 电磁干扰论文; 控制系统论文; 设备论文; 《防护工程》2017年第3期论文;