电子自动化装置的干扰与抑制技术研究

发表时间:2020/6/29   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:李麟
[导读] 摘要:对于整个工业生产系统而言,电子自动化装置的有效运行对提升系统生产效率有重要意义。
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        摘要:对于整个工业生产系统而言,电子自动化装置的有效运行对提升系统生产效率有重要意义。但是在工业现场作业中,电子自动化装置极易遭受各种干扰因素的作用,对自身乃至整个生产系统的运行都有很大程度的抑制作用。通常情况下,电子自动化装置的干扰大多源于电场、磁场和电磁场等信号干扰,目前对于干扰的抑制对策大多是从隔离和滤波两方面着手。对此,本文基于工业现场运行的电子自动化装置,对静电干扰、磁场耦合、共模干扰等因素进行详细分析,并对此提出了一系列针对性的干扰抑制对策,以期降低或消除干扰,提高电子自动化装置运行效率和质量。
        关键词:电子自动化装置;干扰;隔离;滤波;抑制
        0前言
        近几年,自动化技术迅速发展,电子自动化装置日益成熟,其功能和类别产生巨大变化,能为工业发展提供更好的服务。但是在工业现场作业中,电子自动化装置极易遭受各种干扰因素的作用。这是因为工业现场存在各种各样的电磁信号,且其频率也各不相同,从而产生噪音。通常情况下,工业现场作业噪音不受控制,脱离于专门信号单独存在,所以其是绝对的。另外,电子自动化装置的干扰大多源自噪音,是噪音达到一定程度产生的。
        1电子自动化装置的干扰简介
        1.1静电干扰
        所谓的静电干扰,是电子自动化装置在工作时,受自身电场和设备电容耦合而产生的电磁干扰。并且电机系统、变压设备、电磁铁、线路等对电子自动化装置产生的静电干扰程度有所不同。此外,上述设备在特定情况下工作还可能形成类似交变电磁场等干扰,比如大电流流动的线路周围有强大的电场,且强度会随着两者间的电容增加而变大,对周围电路的干扰也随之加强。
        1.2磁场耦合
        磁场耦合干扰属于体验式干扰,是由于装置在有较大电流流过时,其周围会产生动态的电磁场,电磁波会在装置运转过程中形成于所在空间,电弧引发的电磁辐射、触电设备引发的电火花辐射等都是普遍的磁场耦合干扰现象,是对自动化装置有显著干扰作用的电磁波。同时,交变电磁场也会对周围变压设备、接触器、交流电机等产生一定程度的干扰作用。
        1.3共模干扰
        对于电子自动化装置的接口,一般采取差分信号传递方式,然而装置接发器的共模电压范围有限,在线路共模电压超出限制时,会对电子自动化装置形成干扰。并且这类干扰往往影响较大,会严重影响装置的正常通讯和运行,甚至会损坏装置零件,特别是通讯接口的损坏。除此之外,各类触电设备、加热炉等形成的电弧、电火花等电磁波,都会在某个临界点干扰装置运行。
        1.4共组抗干扰
        通常情况下,电感和电阻都设在电子自动化装置的公共电子回路导线上,在有电流流经公共回路导线的时候,将使线路电压降低,如此抗压降和其他回路导线耦合会产生共阻抗干扰。而这种干扰会使线路状况突变,对高频线路有明显的干扰作用。


        1.5漏电耦合
        所谓的漏电耦合干扰,是指控制装置内外不应有电气连接的位置电流绝缘降低,造成有关设备和装置内部产生漏电问题,从而形成漏电耦合干扰。比如在潮湿的空气中,电子自动化装置的各零件在运转时会产生热量,造成零件表面有水汽,从而导致零件内外绝缘性降低,产生漏电耦合干扰。由此可见,漏电耦合干扰的形成往往和空气环境、工作时间等息息相关。
        2关于电子自动化装置干扰的抑制对策
        2.1静电屏蔽
        就一般静电干扰来讲,大多采取静电屏蔽的手段来降低或消除干扰信号。根据静电理论,可以发现静电平衡情况下的导体内线路不存在电磁场,从静电干扰形成原因和作用方式入手,并且结合导体性质,采用接地方式来抑制装置内金属导体和外部线路的静电干扰。还可对装置进行屏蔽,再对屏蔽装置进行接地处理,如此不仅能阻碍干扰信号对屏蔽体的影响,还能抑制信号传输线路中的静电干扰。
        2.2磁屏蔽
        在工业制造设施运行时,特别是一定运行环境下,诸多设施都会形成较强的磁场,比如近磁场耦合干扰,都会对周围装置造成一定程度的干扰。就某些方面而言,磁屏蔽的原理和静电屏蔽比较类似,都是利用特定材料制成屏蔽装置来实现干扰屏蔽。除此之外,通过屏蔽干扰体,可为装置正常运转和不受干扰提供重要保障,这种方式从抑制干扰源电磁辐射来为电子自动化装置运行奠定基础。
        2.3电磁屏蔽
        一般而言,电磁辐射和交变电流的频率成正比。由此可见,电磁屏蔽主要适用于高频电磁干扰抑制。屏蔽效能SE的定义如下:SE=20log10E1E2(dB)电磁屏蔽的干扰抑制原理是采用铝、铜等低电阻的金属材料制成屏蔽体,在有高频电流产生干扰信号的时候,会在屏蔽体内部形成涡流,其形成的磁场能降低甚至消除电磁场干扰,从而起到电磁屏蔽的作用。同样的,电磁屏蔽除了能屏蔽干扰源之外,还能屏蔽被保护主体,所以其具备静电屏蔽同样的功能,能保证电子自动化装置的正常运转。
        2.4共组抗干扰抑制
        相比其他干扰因素而言,共组抗干扰比较常见,在任何电子回路的导线上都会形成共组抗干扰,可分为电源和公共线路共组抗干扰两种。根据共组抗干扰原理,可利用质量较好的电容同时提高电源功率限度来减小电源内阻,并且分离虚拟电路和数字电路的地线和电线,单独连接至对应电源输出端。除此之外,多采用长度短且截面大的地线和电线,减小电线和地线的共组抗干扰。基于降低强用电设施导致的共组抗干扰的目标,需在电子自动化装置的工作线和安全线交叉处确保电阻足够小,公共地线截面要足够大,长度要足够短,才能有效减少地线阻抗导致的共组抗干扰。
        3结语
        综上所述,可以发现电子自动化装置的干扰大多源于电场、磁场和电磁场等信号干扰。而关于干扰抑制的对策可从以下两点着手:第一,就隔离方面而言,可借助屏蔽体将电路上的干扰源和被干扰主体相隔离,从而减少或消除干扰信号对装置的干扰影响,为有用信息传递提供保障,抑制干扰信号的不良影响;第二,就滤波方面而言,可通过一系列有关技术或方式来过滤和传递信号。总而言之,对于电子自动化装置的干扰抑制,可从装置结构、线路布局、屏蔽设置等多方面着手,有效抑制无用信号干扰,提高电子自动化装置的运行效率,推动现代工业的发展。
        参考文献
        [1]王晓蓉.电子自动化装置的干扰与对策探讨[J].信息系统工程,2016(11):81-82
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