自動化裝置的抗干擾分析

【摘 要】 電磁兼容是現代自動化裝置抗電磁干擾能力方面非常關注的目標。文章提出了許多提高產品抗電磁干擾能力的措施。

【關鍵詞】 自動化 裝置 抗干擾 措施

Abstract ： This paper puts forward many measures to improve the product anti-electromagnetism interference ability.

干擾的存在具有普遍性，根據電力系統的運行環境和自動化裝置發展的實際情況，現在很多產品在“靜電放電干擾、快速瞬變干擾和輻射電磁場干擾”方面實際上都沒有很好辦法，有些產品對電磁干擾還非常敏感，拒動、誤動、死機、改變定值等現象都有發生。因此，自動化裝置抗電磁干擾能力的提高，仍然需各位專業人士艱苦努力。電磁兼容是現代自動化裝置抗電磁干擾能力方面非常關注的目標。

1.靜電放電的防護

靜電放電干擾試驗，主要是模擬人體帶靜電以后，操作自動化裝置時，將產生靜電放電現象，對保護裝置造成影響和破壞，其防護措施簡述如下：

1.1面板上的開關、撥碼開關、信號燈、按鈕、液晶顯示屏都有可能將靜電放電干擾引入到裝置內部，引起裝置內部電路元器件的失效和損壞，所以沒有必須的話，盡量少放，對于的必須的液晶顯示屏等都應該認真的考慮硬件、軟件方面的防護，在這方面應該注意兩點：

面板和器件都要可靠接地，使靜電放電電流有一個良好的接地通道，因為對于脆弱的裝置，靜電放電過程中放電火花產生的高頻輻射干擾，可能引起裝置的混亂和誤動。

器件內部電路與金屬外殼的電氣間隙要足夠大。使高壓靜電不至于由于間隙過小產生擊穿現象，進入器件的內部電路。

1.2裝置采用整體式金屬機殼、整體式金屬面板，比插件式金屬面板要好得多。

因為機箱外殼整體面板，容易可靠接地，但采用了整體金屬面板，還要設計專門的接地線，僅僅依靠金屬面板的固定螺釘或面板與機箱的金屬鉸鏈實現接地，這樣很不可靠，很容易在靜電放電干擾過程中出問題，金屬面板上要有專門的接地螺釘或其它措施通過專用接地線實現可靠接地。

插件式面板、接地困難，常常只能夠靠面板背面與機箱框架的接觸實現接地連結，面板上噴漆的漆膜或鋁型材的氧化膜都不導電，且很難清除。無法保證面板與金屬機箱框架之間形成良好的電接觸。

如果通過插件印制板布排專門的面板接地線，往往是得不償失，很可能把靜電放電過程中產生的高電壓大電流直接引入到印制板上一一形成“干擾地線”，使裝置抗靜電放電干擾的能力更加脆弱。同時該地線還有可能對一些導電回路的絕緣性能帶來不利的影響。

1.3對整體面板最好能實行整體面膜覆蓋。對整體面板實行面膜覆蓋，可將面板上的顯示器、信號燈、按鍵等等都保護起采，只要面膜的強度足夠高（一般的絕緣面膜都能滿足要求），當把靜電高壓施加到面膜上時，根本就沒有放電現象發生，也就不會有靜電放電干擾了。

2.瞬變干擾的防護

2.1瞬變干擾的特點 快速瞬變干擾脈沖的主要特點是幅值高，前沿陡，脈沖尖，重復率高。由于快速瞬變脈沖的特點，其干擾傳播方式雖以傳導為主，但由于其頻譜帶寬所致利用分布電容也是其重要傳播方式之一，還有一部分是通過空間輻射進行干擾，可見要求我們產品設計人員對裝置進行全面考慮，整體防護。

2.2印制板和電路布局 多層印制板的選用是抑制干擾的一個很好手段，其電源回路具有很大的板間電容，可抑制電源上的各種干擾脈沖，器件間的布線也更簡潔、短少、方便，可大大減少各回路間的串擾耦合。

如選用雙面板進行布線，則更要對整個電路進行仔細推敲，精心布置，其主要原則是易引進干擾的器件和布線，一定要遠離易受干擾的器件和布線，在電路中起隔離作用器件的進線和出線要分開。如光電耦合器的輸入和輸出的布線一定要盡可能的分開，繼電器線圈和接點的布線也要遠離，PT、CT的進出線更要嚴格分離”

2.3裝置輸入、輸出回路的配線和布線 自動化裝置的特點是有大量的輸入、輸出回路，如電源回路、電壓回路、電流回路，開入回路、開出回路等，由于整屏布線時很難把他們一一分開，分別布置，它們常常都是捆扎在一起，由電纜通過各種溝、槽通道連到各個取樣點或控制點，因此，通過分布電容的鍋臺，各個輸入、輸出回路，都可能會引入干擾。

2.4開關電源 開關電源對電源回路的干擾有一定的隔離作用。但開關電源的進出線一定要分開布線，有的裝置裝有電源開關，并把電源開關布置在面板上，對這樣的設計一定要小心安排，首先開關連線要取在電源濾波器（開關電源的內部濾波器）的后面，面板開關的線一定要相對“干凈”一些，最好選用屏蔽線，其次，開關引線不能5V、 -15V、24V面板指示燈線捆扎或布排在一起，以減少輸入／輸出間的干擾耦合，許多開關電源中的輸入回路、輸出回路與接地線間都接有抗干擾電容，其中輸出回路的對地電容有時可能會對裝置的抗干擾效果帶來不利的影響，因為接地線并不是“純的接地”，輸入回路上的干擾信號會通過輸入對地電容進入地線，再經過輸出電容進入輸出回路。從而引入干擾，必要時可拆除輸出回路的對地電容，使內部電路與“地”徹底隔離，真正浮起來。

2.5濾波器的選用 有的濾波器對快速瞬變干擾有明顯的抑制作用，它是提高裝置抗干擾水平最簡單，最有效的方法之一。但是濾波器的最終效果與濾波器的選用和安裝關系密切。一個好的濾波器很可能因為安裝不當而起不到應有的作用。濾波器應直接安裝在裝置上，并按濾波器的使用要求進行安裝布線，這樣才能使濾波器發揮應有的作用，如只能將濾波器安裝在屏架上，則需設計人員和安裝人員認真安排，精心施工，濾波器的輸入線和輸出線一定要分開，輸出線和其它可能產生干擾的回路一定要遠離，輸出線越短越好，防止在外暴露過長，重新接收或鍋臺干擾，濾波器的外殼要良好接地，以保證其濾波效果。

3.防護電磁場干擾

輻射電磁場干擾的防護相對來說要容易一些，尤其是有金屬機箱的微機型產品更容易，其防護注意點就是做好屏蔽接地；抗輻射電磁干擾所要做的就是選擇金屬機箱，保證機箱整體電氣連結良好并可靠接地，裝置面板上的開孔不能夠太大、機箱上的散熱孔應開成圓形小孔（圓孔比長孔屏蔽效果好），這樣才能使機箱起到應有的屏蔽效果。

小結

電磁干擾的種類較多，傳播方式、干擾途徑不盡相同，對靜態自動化裝置的可靠運行危害極大，應當引起我們足夠的重視。雖然電磁干擾看不見，模不著，但還是有一定規律可循，我們應該在產品設計過程中，對裝置的元器件、電路、印制板、機箱、配線等等的選用和設計都給予充分的考慮，在各個可能引入干擾的回路，設置各種濾波，隔離措施，對干擾信號進行有效的衰減、分離，直至減弱和消除其影響，抗干擾設計的重點是抗速瞬變干擾和靜電放電干擾。

（作者單位：華鶴集團有限公司）