熱壓罐控制系統常見的干擾問題及防范措施

楊曉平，藺躍龍，張名城，李亮

（中國航天科工集團六院四十一所，呼和浩特 010010）

0 引言

熱壓罐是制造高性能復合材料制品的專用設備，廣泛應用于航空航天領域，其工作的穩定性和可靠性，決定了符合材料制品的質量和性能。熱壓罐控制系統一般處于惡劣的工作環境中，周圍電磁干擾非常嚴重，這些干擾會導致控制器接收錯誤的信號，使系統誤動作，甚至會使控制器內部的數據丟失，導致控制系統失去控制。筆者根據多年的設計和現場調試經驗，對熱壓罐控制系統使用過程中常見的干擾問題進行了分析和總結，并針對性的提出了防范措施。

1 熱壓罐控制系統常見干擾及防范措施

引起熱壓罐控制系統干擾的因素很多，主要有供電電源波動、電源電壓中的高次諧波、線路敷設不合理導致干擾、接地不合理導致的干擾、變頻器導致的干擾等。以下就這些問題分別進行探討。

1）電源干擾及防范措施。供電電源波動及電源電壓中的高次諧波是干擾進入熱壓罐電控系統的主要途徑之一，供電電路的阻抗耦合是電源干擾的主要原因，各種大功率設備是導致干擾的主要源頭，另外廠房電壓本身的不穩定也導致了干擾產生。

因此在熱壓罐控制系統設計時，應加隔離變壓器為控制器和各類交流電源控制器件供電，以抑制從電源線竄入的外來干擾，提高控制系統的抗高頻共模干擾能力，使電壓穩定在有效的輸入范圍內。

2）線路干擾及防范措施。在控制系統中很多信號是數字量信號（開關信號）和模擬量信號（傳感器信號），且傳輸距離一般很長，而且系統中存在大功率晶閘管器件和變頻器，這些器件也成為強大的干擾源，所以在布線時需要特別注意防止干擾。

模擬量信號盡量采用4～20 mA 的電流傳輸方式，這種傳輸方式可以遠距離傳輸信號且可有效避免干擾。數字量信號和模擬量信號I/O 線應盡量分路布設，模擬量盡量采用屏蔽線纜，屏蔽層應一端接地，且模擬量的I/O 模塊應盡量選用帶有光隔離的模塊，避免高頻干擾。

控制系統中的控制器件應與大功率器件（大功率晶閘管和變頻器等）分別安裝在不同的控制柜中，防止輻射和傳導的干擾。控制線與動力線應分路走線，并保持盡可能大的空間距離，避免電磁干擾。控制系統中的所有電機供電動力線應選用足夠粗的，以降低異步電機啟動時的線路壓降。

3）接地不當的干擾及防范措施。大功率設備的接地電流可能在兩個接地點之間產生較大的電位差，這會干擾控制系統的正常工作，為防止接地電流引起的交叉干擾，因此控制系統中的控制器等最好與大功率設備分別使用不同的接地裝置。

4）變頻器干擾及防范措施。熱壓罐的尾部風機需要變頻控制，變頻器的主電路為交—直—交變換電路，工頻信號被整流成直流信號，輸出基波頻率可變的高頻脈沖信號，載波頻率會達數千甚至數萬赫茲，而且變頻器的輸入電流含有豐富的高次諧波，高次諧波還通過電纜向空間輻射，會干擾其他控制器件。因此在變頻器輸入與輸出端應接電抗器，來吸收并抑制高次諧波；將安裝變頻器的控制柜接地，以屏蔽高次諧波；變頻器的輸出電纜進行穿鋼管敷設，避免輻射和感應干擾；變頻器的接地線一定要與臨近設備接地分開。

2 結語

隨著自動化程度的提高，熱壓罐設備的控制基本實現自動控制，如果干擾導致控制效果不好或者失控，就會影響到復合材料制品的質量性能，所以必須從設計源頭考慮干擾的影響并采取必要的抗干擾措施，以提高熱壓罐系統的工作穩定性，進而保證復合材料制品的性能。

［1］廖常初.S7-200 PLC 編程及應用［M］.北京：機械工業出版社，2010：222-224.