電氣儀表設(shè)備安裝抗干擾的問題研究分析

張志遠(yuǎn)

【摘 要】當(dāng)前，工業(yè)中經(jīng)常采用的儀表集散控制系統(tǒng)，其主要功能主要體現(xiàn)在如下幾個方面的內(nèi)容：自動化控制、危險預(yù)警、信號傳遞以及數(shù)據(jù)處理等方面的內(nèi)容。與此同時，隨著智能化儀表技術(shù)地快速發(fā)展與進(jìn)步，控制途徑以及儀表數(shù)量地不斷增大，控制環(huán)節(jié)以及工作環(huán)境的復(fù)雜程度也呈現(xiàn)出逐漸增高的變化趨勢，一定會導(dǎo)致一些干擾的產(chǎn)生。鑒于此，本文主要分析電氣儀表設(shè)備安裝抗干擾的問題。

【關(guān)鍵詞】電氣儀表;設(shè)備安裝;抗干擾

【中圖分類號】TU756 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

1、引言

目前，電氣自動化儀表在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中地應(yīng)用范圍越來越廣泛，對工業(yè)生產(chǎn)之中的溫度、壓力、流量、液粒以及機(jī)械量等方面進(jìn)行定量測定分析，主要包括：檢測儀表、顯示儀表以及調(diào)節(jié)儀表、執(zhí)行器等方面。

2、電氣儀表設(shè)備安裝產(chǎn)生干擾的原因

2.1、工頻干擾

對于大多數(shù)工頻輸電線或者電源變壓器、發(fā)電機(jī)而言，均能夠與這些設(shè)備的電源相連，那么在這樣的情形下，均會對低頻信號產(chǎn)生較高水平的干擾作用。

2.2、射頻干擾

大功率的高頻發(fā)射器、電氣裝置接點斷開時的火花以及電焊機(jī)所產(chǎn)生的弧光等方面，均會導(dǎo)致頻率較高的電磁波的產(chǎn)生，這些電磁波能夠向四周輻射、擴(kuò)散等，同樣也會傳輸?shù)饺蹼娋W(wǎng)絡(luò)之中，從而產(chǎn)生射頻干擾。

2.3、感應(yīng)干擾

在交流強(qiáng)電導(dǎo)向及其相關(guān)電氣設(shè)備的周圍均存在著一定水平的磁場，這些磁場會隨之電流的變化而出現(xiàn)改變。如果在上述交變磁場周圍存在弱電信號，那么就會會導(dǎo)致電磁感應(yīng)與有用信號電路間出現(xiàn)耦合反應(yīng)，從而出現(xiàn)感應(yīng)干擾的現(xiàn)象。

2.4、電容耦合

此種類型的干擾輸入方式產(chǎn)生的主要原因為：2個電路間因靜電效應(yīng)而產(chǎn)生的干擾性效果。所以說，此種輸入方式又可稱之為“靜電耦合”。若干擾線與測量量間的敷設(shè)路徑不相交時，那么就相當(dāng)于2個電路間有一個電容器，電容器又會產(chǎn)生電場，從而產(chǎn)生干擾作用。

3、電氣儀表設(shè)備安裝抗干擾的策略

3.1、采用屏蔽技術(shù)抵抗干擾

因為受到電磁干擾的影響，自動化儀表經(jīng)常出現(xiàn)測量結(jié)果存在誤差的問題，不僅影響自控能力，如果嚴(yán)重的話將造成儀器的失靈，出現(xiàn)安全事故。因此，采取屏蔽管是很好的選擇，其能夠?qū)x表進(jìn)行隔離，降低電磁干擾的影響。此外，將金屬導(dǎo)線和電纜安排在一個屏蔽管中也能降低電磁干擾的影響，不僅實現(xiàn)自動化儀表性能的提升，同時提高自我管理的能力。

3.2、加大兩根導(dǎo)線間距

如果兩根平行導(dǎo)線相互靠近，將會產(chǎn)生對應(yīng)的分布電容、互感效應(yīng)，同時，兩根平行導(dǎo)線之間的距離、實際長度、具體線徑等都會對其大小產(chǎn)生直接影響。如果發(fā)生感性負(fù)載變化，此時電源會出現(xiàn)瞬間的高頻振蕩電壓。同時，該瞬變電壓會通過交直流動力線與信號線之間的電容傳輸?shù)叫盘柧€上，由于這兩根線處于互相平行關(guān)系，所以會產(chǎn)生干擾電壓，對此，有必要減少兩根導(dǎo)線之間分布的電容，因此，可以通過增加兩根導(dǎo)向之間的距離，或者讓二者處于垂直交叉情況解決。

除此之外，對于容量小的單項電源線、長距離傳輸?shù)男盘柧€，建議使用雙絞線。主要是因為雙絞線靠近的絞合方向相反，所以對應(yīng)的局部感應(yīng)電壓會相互消除，甚至接近零，起到非常好的抗干擾效果，目前該方法被廣泛使用。需要注意的是，在實際布線過程中，需要采用分開穿管、分層布線的方式處理低電平信號線和交直流動力線，同時，要保證足夠的距離和高度。

3.3、實施合理的屏蔽方法

采用屏蔽的方式，主要就是用銅、鋁等材料制成容器，此類材料具有低電阻性、磁性，能夠有效合理控制空間中電力線、磁力線產(chǎn)生的影響，實現(xiàn)對電磁干擾抑制，正常情況下主要有內(nèi)部和外部兩種：如果干擾源處于屏蔽體外部，則為被動屏蔽，反之，在內(nèi)部，則為主動屏蔽。此外，如果按照屏蔽范圍來劃分，又可以分為整體、局部兩種屏蔽方式，其中整體屏蔽方式主要就是屏蔽整個電氣室，而局部屏蔽，則主要就是屏蔽柜體、弱電插件。以上這幾種屏蔽類型，在實際應(yīng)用中，都需要注意屏蔽體的接地情況，只有保證良好接地才可以起到抗干擾的效果。

正常情況下，主要放在電氣室，整體環(huán)境情況較好，但是使用的導(dǎo)線非常長，其中主要的控制線可以使用屏蔽線，并將屏蔽體的一個端點與公共零線進(jìn)行連接，主要目的是防止幾個端點同時接入公共零線，產(chǎn)生共阻抗藕合情況，產(chǎn)生干擾。

3.4、重視對各種儀器設(shè)備的合理的使用

屏蔽器的使用能夠在一定程度上降低對自動化儀表的干擾，屏蔽器能夠降低電源和線路輻射的影響，降低干擾。此外，在自動化儀表中設(shè)施濾波器，其能夠降低電磁的干擾，儀表的測量能力正常使用，提升自我管理的能力。絕緣材料的使用也是很好的抗干擾形式，在儀器和放大器中使用絕緣材料能夠?qū)崿F(xiàn)兩者之間距離的增加，不僅提高儀表的運行效率，同時還能促進(jìn)生產(chǎn)的安全性。磁力耦合器的使用也能夠在一定程度上消除磁場效應(yīng)，降低干擾問題的出現(xiàn)。

3.5、智能儀表的抗干擾技術(shù)

智能儀表的硬件抗干擾措施主要有以下幾個方面的內(nèi)容：（1）由于工作環(huán)境復(fù)雜，智能儀表的外殼要設(shè)計有效的屏蔽機(jī)制，避免環(huán)境中電氣因素的干擾，主要包括強(qiáng)電壓、高電流以及大電磁輻射等。（2）智能儀表的電源要有可靠的接地系統(tǒng)，電源要實施穩(wěn)壓、屏蔽、隔離等措施，采取內(nèi)外部分別供電隔離輸入和輸出電路以及采用閃存等高級存儲元件隔離系統(tǒng)關(guān)聯(lián)接口，保證數(shù)據(jù)存儲，隔離區(qū)域保持相對獨立，避免造成干擾。（3）智能儀表處理的大多數(shù)是低壓信號，通常是通過長電纜連接信號源和測量系統(tǒng)，在過程通道的實時控制和數(shù)據(jù)收集中易受到附近強(qiáng)電設(shè)備的干擾，所以，需要清除過程通道中的干擾源。（4）選擇性能好、抗干擾功能更強(qiáng)的單片機(jī)，避免智能儀表配置不足帶來的干擾，智能儀表的穩(wěn)定性與配件單元的性能息息相關(guān)，而單片機(jī)是配件單元的核心元件，并用光電隔離器隔離單片機(jī)與外圍電路。

4、結(jié)束語

當(dāng)前電氣自動化儀表安裝過程存在很多方面的干擾因素，主要包括：工頻干擾、射頻干擾、感應(yīng)干擾、電容耦合、電阻耦合、電感耦合、共阻抗耦合等方面的因素。對此應(yīng)該采取有效抗干擾措施及技術(shù)對這些干擾因素加以解決，從而提高電氣自動化儀表的工作效率與質(zhì)量。

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（作者單位：西安建筑科技大學(xué)）