电气工程中自动化设备抗干扰方法的实施

电气工程中自动化设备抗干扰方法的实施

刘永畅    余三湘    张松

重庆钢铁股份有限公司   重庆市长寿区   401200

摘要：电气工程中的自动化设备正逐步从单一应用走向多元化，与此同时，其抗干扰技术也日趋简化。此次研究着重探讨了电气工程中自动化设备的抗干扰方法，并详细阐述了相应的策略与措施。考虑到自动化设备所面临的干扰因素，本研究还提出了针对性的抗干扰要点和实施路径，旨在夯实电气工程中自动化设备的应用效率和安全质量基础。

关键词： 电气工程；自动化设备；抗干扰

我国经济的蓬勃发展极大地推动了电气工程自动化技术的深入应用与研究。自动化技术持续追求设备现代化，为电气工程取得显著进展提供了强大助力。然而，电气工程自动化设备在运用过程中常常遭遇各种干扰因素，这严重妨碍了设备的正常运行，使得工作效率难以稳定提升。为此，本文深入剖析了电气工程自动化设备的工作机制，并针对其面临的干扰因素制定了切实有效的抗干扰策略，旨在确保电气设备能够充分利用自动化技术，进而促进电气工程稳定、高效地发展，为我国经济的持续增长提供有力支撑。

一、电气工程中自动化设备抗干扰措施价值

（1）增强系统稳健性。电气工程中的自动化设备在复杂的电磁环境下运行时，易受到电力设备和电磁干扰源的影响。实施抗干扰技术可以有效削弱这些外界干扰，进而提升系统的稳健性和可靠性。

（2）保障数据精确性。自动化设备的数据采集、传输和处理过程中，一旦受到干扰，数据就可能出错或丢失，影响整体数据质量。通过实施抗干扰措施，可以有效降低干扰对数据的影响，确保数据的精确性。

（3）提升工作效率。自动化设备在受到干扰时，可能会产生误动作或误报警，这将对工作效率产生负面影响。采用抗干扰策略可以有效减少这些误操作，从而提升自动化设备的工作效率。

（4）延长设备寿命。自动化设备在持续受到干扰时，其电路元件可能会受损或过载，进而影响设备的使用寿命。实施抗干扰技术可以显著降低这些干扰对设备的损害，从而延长设备的使用寿命，减少后期维修和更换的成本。

二、电气工程自动化设备中存在的干扰因素

1.辐射干扰与传导干扰

电气工程自动化设备运行时，辐射干扰与传导干扰常常相伴而生，不可避免地会对设备的工作效率造成一定影响。研究揭示，这两种干扰主要源于电磁波与电压间的相互转换，且对自动化设备的影响各有千秋。

2.电磁干扰

电气工程自动化设备在运作时，电磁干扰问题频发，这种干扰分为内部与外部两种形式。内部干扰多因设备构造的缺陷而产生，而外部干扰则主要由高电压与电磁波引发。为确保设备稳定运行，需深入探究这些干扰因素，并采取相应措施加以解决。

3.信号模式干扰

电气工程自动化设备在工作时，常会遇到信号模式干扰，其中包括共模干扰和差模干扰。共模干扰源自设备运行时的地电位变化，也被称为对地干扰，可能导致设备出现运行问题，严重影响其正常工作。而差模干扰则通常因长线路传输中的互感耦合而产生，差模信号在串联电路的信号回路中逐渐形成。这两种干扰因素都可能对自动化设备的稳定性和安全性造成威胁。

三、电气工程中自动化设备抗干扰措施优化策略

1.硬件设计

1.1优化电路设计

优化电路布局并精选组件能够显著减少电磁干扰对设备的影响，从而增强设备的稳定性与可靠性。在电路设计中，缩减元器件数量、选用具备卓越抗干扰性能的元器件、精细调整电源与信号传输线路设计，以及精心规划电路板布线布局，避免线路交叉重叠，均是有效降低电磁干扰的关键举措。

1.2接地与屏蔽技术

采用恰当的接地方式可显著降低电磁干扰，增强设备稳定性。在接地设计中，应谨慎选择接地方式与位置，防止不同电路间的相互干扰，并减小电源电路对地线的干扰。同时，应用屏蔽技术也能有效抑制电磁波传播，进一步减少电磁干扰对设备的影响。

1.3电源滤波与稳压技术

电源波动与噪声会对设备的稳定与可靠性造成干扰，因此需对电源实施滤波与稳压措施。在滤波设计中，应选用合适的滤波器与稳压器，以减轻电源波动与噪声对设备的影响。此外，在电源线路中适当加入旁路电容，有助于降低电源阻抗，进而提升设备的抗干扰能力。

1.4信号线布线与阻抗匹配

信号传输时，不同的传输线和方式会对设备的抗干扰性能产生显著影响。为提升信号稳定性与可靠性，合理布线和匹配信号线尤为关键。在布线设计中，应选择适宜的传输线和方式，避免线路交叉重叠，减少电磁干扰。而在信号匹配方面，需精选电阻、电容、电感等元件，确保信号阻抗匹配，从而减轻信号反射和衰减对设备的影响。

2.软件设计

2.1软件滤波算法

在自动化设备中，传感器和信号采集模块等部件会产生大量数据，这些数据中常含有噪声和干扰信号，因此需进行滤波处理。软件滤波算法能有效处理这些数据，去除噪声和干扰，提高数据质量和准确性，为设备的稳定运行和精准决策提供数据支持。

（1）常见的软件滤波算法包括均值滤波、中值滤波和滑动平均滤波等。这些算法通过处理多个采集数据，消除其中的噪声和干扰，获取更精确的数据。例如，均值滤波通过计算数据的平均值来减少随机波动和尖峰干扰；中值滤波则通过排序取中值来消除异常值和脉冲干扰；滑动平均滤波则通过计算窗口内数据的平均值来降低随机波动和噪声。

（2）在优化软件滤波算法时，应针对具体的采集数据进行选择和调整。对于随机干扰较强的信号，可考虑使用中值滤波或滑动平均滤波等方法；对于波动性较大的信号，则可选择均值滤波或加权平均滤波等方法。而且，也可结合多种滤波算法进行优化，如先使用中值滤波再进行均值滤波等。同时，根据实际需要自定义滤波算法，以适应特定的数据特点和抗干扰需求。

2.2实时操作系统（RTOS）的选择与优化

RTOS在自动化设备中发挥着核心作用，其负责任务调度、中断处理及内存管理等关键功能，对提升设备的抗干扰性能尤为关键。

（1）选择合适的RTOS是首要任务。鉴于不同的RTOS具有不同的特性和适用场景，因此在选择时，需紧密结合自动化设备的具体需求及运行环境。例如，对于实时性和低延迟要求严苛的设备，可以考虑使用VxWorks或FreeRTOS等RTOS；而对于处理大规模并发任务的自动化设备，Linux或Windows等RTOS可能更为合适。

（2）优化RTOS配置同样不容忽视。通过精心调整相关参数和选项，可以有效增强设备的抗干扰能力。具体来说，提升中断优先级可以加速中断响应，降低因延迟导致的干扰；增大任务栈大小则有助于防止任务切换时出现的堆栈溢出等问题；启用RTOS的实时性检测功能，可以及时发现并解决实时任务的延时问题；同时，优化内存管理机制，减少内存碎片和泄漏，从而确保设备的稳定运行并提升其抗干扰能力。

2.3数据加密与安全性保障

（1）数据加密技术是保障数据在传输和存储中安全性的重要方法。对称加密算法如DES、AES等，以及非对称加密算法如RSA等，为自动化设备提供了多样化的加密选择。例如，DES算法适用于对称加密需求，而AES算法则特别适合处理敏感和大块数据的加密。RSA算法则常用于加密密钥或数字签名，为数据安全性增添一道防线。

（2）为了进一步增强自动化设备中数据的安全性，必须采取一系列安全保障措施。这包括实施用户权限管理，以限制非法访问和操作；启用防火墙和入侵检测系统，有效防御网络攻击和非法入侵；同时，定期备份关键数据，以预防数据丢失或损坏的风险。以上措施共同构建了自动化设备数据安全性的坚实保障。

综上所述，多种干扰因素均会对电气工程中的自动化设备性能产生不同影响。为提高自动化设备的工作效率，并减少故障的出现，电气工作人员需对各类干扰因素予以重视，并采取相应的应对策略，以确保自动化设备在电气工程中能够稳定、高效地运行。

参考文献：

[1]从彬,朱钰.电气工程中自动化设备的抗干扰策略研究[J].现代工业经济和信息化,2017(723):54-55,70.

[2]杨琳.探析电气工程中自动化设备的抗干扰措施[J].中国新技术新产品,2018(12):5-6.

[3]王朋.电气工程中自动化设备的抗干扰措施[J].中国新技术新产品,2018(13):7-8.