電梯控制系統(tǒng)抗干擾分析與措施探討

摘? 要：本文探討了電磁干擾的基本理論，分析了電磁干擾對電梯控制系統(tǒng)的影響，總結(jié)了電梯控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)措施，以期為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：電梯控制系統(tǒng);電磁干擾;抗干擾技術(shù)

中圖分類號：TU857? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）07-0000-00

0 引言

電梯工作環(huán)境的特殊性導(dǎo)致在其運(yùn)行過程中會受到諸多因素干擾，如供電系統(tǒng)電源、電磁干擾等。電源若不能純正弦波而是帶有噪聲成分的各種次諧波就容易對電梯控制系統(tǒng)造成影響，進(jìn)而影響電梯的正常運(yùn)行。基于此，為確保電梯使用的安全可靠性，必須對電梯控制系統(tǒng)的干擾因素進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的抗干擾措施。

1 電磁干擾基本理論

1.1 電磁兼容性

電磁兼容性指的是電氣控制系統(tǒng)或設(shè)備在電磁環(huán)境中可以不被干擾而能正常運(yùn)行，同時(shí)還不會對其他設(shè)備及系統(tǒng)造成影響。即電磁的兼容性包含兩方面內(nèi)容：（1）在系統(tǒng)及其設(shè)備運(yùn)行中對電磁環(huán)境具有一定的抗干擾能力，（2）同時(shí)還能確保在系統(tǒng)及其設(shè)備正常運(yùn)行過程中不會對其他系統(tǒng)及其設(shè)備產(chǎn)生電磁影響。

1.2 造成干擾因素分析

對電氣系統(tǒng)及其電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾的因素眾多，其中各種元器件、設(shè)備、信號、電網(wǎng)諧波、變頻器、電源、電機(jī)等設(shè)備都會通過導(dǎo)線敏感器通道或媒介傳播到信號中而形成干擾源，從而對電氣系統(tǒng)及其設(shè)備產(chǎn)生不利影響。

2 電梯控制系統(tǒng)中電磁干擾分析

在電梯控制系統(tǒng)的干擾因素中，電磁因素干擾是最主要因素。此外，導(dǎo)致電磁干擾的因素有很多，包括電梯控制系統(tǒng)傳輸通道、電磁干擾源和敏感設(shè)備等，其中電磁干擾源可以產(chǎn)生使不帶任何信息的和任何信號沒有關(guān)聯(lián)的電磁現(xiàn)象，也可以是電磁噪聲，也可以是其他信號，或產(chǎn)生于電壓變化中，或產(chǎn)生于電流的變化中。電梯控制系統(tǒng)之所以會受到電磁干擾，一方面是受系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備影響，另一方面是受來自于系統(tǒng)外部設(shè)備的影響，即系統(tǒng)內(nèi)外設(shè)備都會對系統(tǒng)造成一定干擾。其中控制系統(tǒng)內(nèi)部干擾源主要為印制板電路中的集成芯片和電子元器件，當(dāng)脈沖電流穿過電路時(shí)可能會向外發(fā)射電磁波從而對附近的電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。而系統(tǒng)外部的通訊設(shè)備、電子設(shè)備等也可能會互相產(chǎn)生電磁干擾，導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)串聯(lián)諧振，從而影響設(shè)備及其系統(tǒng)的正常運(yùn)行[1]。電磁干擾可以根據(jù)傳播的差異分成輻射性干擾和傳導(dǎo)性干擾兩種，其中輻射性干擾指的是電磁波將信號耦合到另一個(gè)電路網(wǎng)絡(luò)中，比如電子元器件的信號線、集成電路的引腳、各種接插接件等，其本身可以發(fā)射電磁波而對其他系統(tǒng)或其他設(shè)備產(chǎn)生影響。傳導(dǎo)性干擾指的是導(dǎo)體傳播引起的干擾，即一個(gè)電路網(wǎng)絡(luò)上的信號干擾到另外一個(gè)電路網(wǎng)絡(luò)信號中。

3 電梯控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)措施

3.1 隔離技術(shù)

隔離技術(shù)指的是用隔離元器件來阻斷噪聲和電磁干擾信號的傳播路徑，在電梯控制系統(tǒng)中采用隔離技術(shù)包括磁電隔離、光電隔離和機(jī)電隔離等。控制系統(tǒng)分布在控制柜、井道和轎廂中，因?yàn)榭刂菩盘杺鬏斉c線路連接距離較遠(yuǎn)，所以容易受到電磁干擾，為此應(yīng)對各個(gè)單元中的線路連接、信號傳輸和電源傳輸?shù)仍O(shè)備采用屏蔽隔離的措施，其可起到抑制噪音的作用，進(jìn)而提高設(shè)備的電磁兼容性。在安裝這些設(shè)備時(shí)遠(yuǎn)離控制系統(tǒng)可有效降低干擾，另外應(yīng)盡量避免低壓電線電纜和信號線接觸，若出現(xiàn)干擾電纜交叉情況可采取架空或線套管的隔離措施來降低電磁干擾。在屏蔽干擾技術(shù)措施中，對電磁干擾源進(jìn)行屏蔽是最直接最有效的措施，所以在安裝電梯時(shí)應(yīng)盡量使用屏蔽線，實(shí)現(xiàn)主控電路和控制電路的分離，將其設(shè)置在不同的線槽中，采用可靠接地，使用可靠屏蔽電纜[2]。

3.2 濾波技術(shù)

濾波技術(shù)指的是采用濾波器將信號線和電源線隔離開，在電梯控制系統(tǒng)中一般使用電磁干擾濾波器對干擾元素進(jìn)行抑制，可有效抑制系統(tǒng)內(nèi)外部的傳導(dǎo)性干擾。電源線是電磁干擾傳入傳出設(shè)備的主要通道，利用電源線可將干擾源傳入設(shè)備進(jìn)而對設(shè)備產(chǎn)生干擾，為避免以上情況的出現(xiàn)，可在電梯控制系統(tǒng)的電源輸入端上串聯(lián)電磁干擾濾波器來阻隔外界干擾，在電源輸入端和開關(guān)電源等電源部分，實(shí)現(xiàn)與各個(gè)控制電路板電源電路的串聯(lián)，有效防止系統(tǒng)內(nèi)部的電磁干擾。濾波器的設(shè)計(jì)、其工作條件、安裝條件等會影響其對電磁干擾的程度，考慮到不僅可以通過電源線傳導(dǎo)傳輸電磁干擾對系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生影響，而且還會將電磁干擾輻射出去對系統(tǒng)外其他設(shè)備產(chǎn)生影響，為此在安裝電磁干擾濾波器時(shí)應(yīng)對沒有濾波線和有濾波線進(jìn)行分離，濾波電纜盡可能地遠(yuǎn)離不濾波電纜，以此避免干擾現(xiàn)象。其次要求濾波器接地線盡量短，且在布線時(shí)應(yīng)注意在電纜端口空出濾波器的安裝控件，避免將電纜直接安裝在地線上。此外要求濾波器安裝在電源入口的位置來縮短輸入線長度，降低對控制柜內(nèi)其他元器件的影響。控制濾波器的輸入輸出線距離，確保兩者之間不存在干擾，使用雙絞線連接。同時(shí)要求確保濾波器金屬外殼和控制柜良好接觸，以及金屬機(jī)殼大面積接地[3]。

3.3 接地技術(shù)

接地的主要目的是為了確保設(shè)備運(yùn)行的安全和人身安全，避免因?yàn)槔纂姾吐╇姷仍驅(qū)υO(shè)備和人造成威脅。良好的接地可在很大程度上抑制系統(tǒng)內(nèi)部電磁干擾，不合理的接地反而會導(dǎo)致電磁干擾的引入，從而引起設(shè)備的運(yùn)行異常。本文所討論的是抗干擾用的電磁干擾接地，只有接地正確才能減少電磁干擾的影響，對于抗干擾用的接地要求在高頻時(shí)具有較低的高頻阻抗。首先對于電路板中的信號地，低頻電路應(yīng)該遵循一點(diǎn)接地的原則，考慮到多點(diǎn)接地會出現(xiàn)閉合地接地環(huán)路，而在低頻穿過該環(huán)路時(shí)會出現(xiàn)磁感應(yīng)噪音從而導(dǎo)致電位差的出現(xiàn)進(jìn)而引起干擾，因此采用一點(diǎn)接地方式。高頻電路則應(yīng)采用多點(diǎn)接地的形式，這可以有效降低阻抗、減少分布電容帶來的影響，具體接地操作是用一導(dǎo)電平面為基準(zhǔn)地然后將接地的各個(gè)部分接到該基準(zhǔn)地上，因?yàn)閷?dǎo)電平面高頻阻抗較低，因此各點(diǎn)的基準(zhǔn)電位接近，為降低接地壓降，一般使用旁路電容等措施來減少返回電流幅值和前沿陡度。在混合電路中，應(yīng)結(jié)合回路的不同而使用相應(yīng)的接地形式，高頻回路依舊使用多點(diǎn)接地，并結(jié)合放射式接地將不同的回路接到相同的基準(zhǔn)點(diǎn)上，而低頻回路和功率回路則分別連接各自的接地母線。此外對于屏蔽節(jié)點(diǎn)而言，低頻電纜要求單點(diǎn)接地，在輸出端接地或在輸入信號源端接地。高頻電纜則多點(diǎn)接地來確保屏蔽層上的地電位，屏蔽層上的外加干擾信號應(yīng)該直接連接到機(jī)殼入口，以免屏蔽層將外加干擾帶入到控制柜內(nèi)信號電路上。

3.4 軟件抗干擾技術(shù)

在軟件抗干擾方面，首先可采用自檢程序?qū)芈愤M(jìn)行檢查，即電梯控制系統(tǒng)運(yùn)行之前先對控制柜進(jìn)行自檢，檢查各個(gè)端口的狀態(tài)和電梯的軟硬件是否形成了安全回路，檢查電梯的位置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并分析故障類型，然后采取相應(yīng)的處理措施。在恢復(fù)正常運(yùn)行之后采用監(jiān)測軟件進(jìn)行軟硬件安全回路的監(jiān)測，確保電梯運(yùn)行安全。其次，可利用陷阱技術(shù)，即在非程序區(qū)域設(shè)置一些陷阱程序，避免在電梯運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致亂序的出現(xiàn)，使程序被強(qiáng)制恢復(fù)到正常狀態(tài)。此外，可采用冗余技術(shù)，多次重復(fù)輸入信息來提高信息的可靠性，并重新初始化強(qiáng)制恢復(fù)正常。也可對中斷源進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)干擾引起誤中斷，重要的指令應(yīng)重復(fù)多寫，這樣才能在某一個(gè)程序被干擾以后其他的程序還能正常運(yùn)行。

4結(jié)語

綜上所述，電梯控制系統(tǒng)在運(yùn)行中系統(tǒng)及其電氣設(shè)備容易受到內(nèi)外部干擾因素的影響，進(jìn)而引起設(shè)備或系統(tǒng)運(yùn)行故障，為確保運(yùn)行的安全可靠性，必須加強(qiáng)對設(shè)備干擾影響的研究。實(shí)踐證明，將上述幾種抗干擾技術(shù)結(jié)合起來，可起到更好的防止電磁干擾的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 符譯丹，董恒.基于手機(jī)APP控制的電梯永磁同步電動機(jī)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程，2020（9）：212-213.

[2] 楊爽.電梯一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2016（10）：131-133.

[3] 王曉勇.電梯控制系統(tǒng)抗干擾分析與措施[J].價(jià)值工程，2020（2）：268-269.

收稿日期：2020-06-13

作者簡介：董志偉（1974—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，本科，研究方向：機(jī)電類特種設(shè)備（電梯、起重機(jī)械）。

Anti-interference Analysis and Measures of Elevator Control System

DONG Zhiwei

（Chifeng Special Equipment Inspection Institute， Chifeng Inner Mongolia? 024000）

Abstract： This paper discusses the basic theory of electromagnetic interference， the influence of electromagnetic interference on elevator control system is analyzed， the anti-interference technical measures of elevator control system are summarized， in order to provide reference for related workers.

Keywords： elevator control system; electromagnetic interference; anti jamming technology