自控仪表系统的防干扰措施

自控仪表系统的防干扰措施

朱炳芳

唐山三友化工股份有限公司  063305

摘要：自控仪表系统在现代化工业生产中扮演着至关重要的角色，其稳定性和可靠性直接影响到生产装置的安全与效率。然而，自控仪表系统在运行过程中常常面临各种干扰，这些干扰可能来源于电磁辐射、静电感应、动力线干扰、接地系统问题等多个方面。本文旨在深入探讨自控仪表系统的干扰来源，并提出一系列有效的防干扰措施，以提高自控仪表系统的稳定性和可靠性。

关键词：自控仪表；系统；防干扰

引言

随着工业自动化技术的不断发展，自控仪表系统已成为工业生产中不可或缺的一部分。然而，自控仪表系统在复杂的工业环境中运行时，往往受到各种内外部干扰的影响，导致测量误差、信号失真甚至系统瘫痪。因此，研究和实施有效的防干扰措施，对于保障自控仪表系统的正常运行具有重要意义。

1.自控仪表系统的干扰来源

1.1 电磁辐射干扰

电磁辐射干扰主要来源于电力网络和电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达和通信等。这些辐射源产生的电磁波会对自控仪表系统的信号线和控制线造成干扰，导致信号失真或逻辑错误。

1.2 静电感应干扰

当自控仪表系统的信号导线与动力线平行敷设时，由于动力线与信号线间的距离不等，会在信号线上产生感应电势，造成静电感应干扰。这种干扰会直接影响信号的稳定性和准确性。

1.3 动力线干扰

大功率电气设备的启动和运行会产生强烈的电磁场，对自控仪表系统的信号线和控制线造成干扰。特别是变频器的引出线，由于其高频特性，对自控仪表系统的干扰尤为严重。

1.4 接地系统干扰

接地系统混乱是自控仪表系统常见的干扰源之一。当仪表的输入回路存在多个接地点且电位不相同时，会引入共模干扰，影响系统的正常工作。此外，接地电阻过大或接地方式不当也会引入干扰。

1.5 其他干扰

除了上述几种主要干扰源外，自控仪表系统还可能受到振动、温度、湿度等环境因素的影响。这些因素虽然不如电磁辐射和静电感应等干扰源直接，但也会对系统的稳定性和可靠性造成一定影响。

2. 自控仪表系统的防干扰措施

在工业自动化领域，自控仪表系统的稳定运行对于生产过程的监控、调节和优化至关重要。然而，各种干扰因素的存在往往威胁到系统的稳定性和可靠性。因此，采取一系列有效的防干扰措施，确保自控仪表系统免受干扰影响，是保障生产安全和提高生产效率的关键。以下是对自控仪表系统防干扰措施的详细探讨。

2.1 消除或抑制干扰源

2.1.1 合理布局

合理布局是消除或抑制干扰源的首要步骤。在自控仪表系统的设计和安装阶段，应充分考虑电气设备和仪表的相互位置关系，避免将自控仪表系统置于大功率电气设备、高频设备或强磁场附近。这些设备在运行过程中会产生强烈的电磁辐射和电磁场，对自控仪表系统造成直接干扰。对于无法避免的布局冲突，应采取有效的隔离和屏蔽措施，如设置电磁屏蔽罩、使用隔离变压器等，以减少干扰源对自控仪表系统的影响。

2.1.2 使用滤波器

滤波器是抑制电网中高频干扰信号的有效手段。在自控仪表系统的电源线和信号线上安装滤波器，可以滤除电网中的高频噪声和谐波，保证电源和信号的纯净度。滤波器的选择应根据系统的实际需求进行，包括滤波器的类型、频率范围、插入损耗等参数。同时，滤波器的安装位置也需合理布局，以确保滤波效果达到最佳。

2.2 破坏干扰的作用途径

2.2.1 屏蔽措施

屏蔽是防止外部电磁场干扰自控仪表系统的有效方法。采用金属导体将自控仪表系统的信号线和控制线包围起来，形成屏蔽层，可以有效阻挡外部电磁场的侵入。屏蔽层应接地良好，以消除或减弱屏蔽层上的感应电荷，避免形成新的干扰源。在信号线的敷设过程中，应避免与动力线平行或交叉敷设，以减少静电感应干扰。同时，对于长距离传输的信号线，应采用双绞线或同轴电缆等具有较好屏蔽性能的线缆。

2.2.2 扭绞信号线

扭绞信号线是一种简单而有效的抗干扰措施。将自控仪表系统的信号线扭绞在一起，可以减小磁场或电场因为感应耦合而给信号回路造成的串模干扰。扭绞在一起的导线与干扰源间的空间距离大致相等，从而避免了不同导线间可能会产生的感应电位差。此外，扭绞信号线还可以提高信号线的抗电磁辐射能力，减少外部电磁场对信号线的影响。

2.3 降低仪器仪表对干扰信号的敏感性

2.3.1 提高仪表的抗干扰能力

在仪表的设计和制造过程中，采用高性能的抗干扰元件和电路是提高仪表抗干扰能力的关键。例如，采用低噪声放大器、高精度AD转换器等元件，可以有效降低仪表对干扰信号的敏感性。同时，优化仪表的电路设计，减少电路中的噪声源和干扰源，也是提高仪表抗干扰能力的重要措施。此外，对于易受干扰的仪表，如传感器、变送器等，可以采用差分输入、共模抑制等技术，进一步提高其抗干扰能力。

2.3.2 使用隔离技术

隔离技术是阻断干扰信号传输路径的有效手段。在自控仪表系统中，采用隔离变压器、光电耦合器等隔离元件，可以实现信号的电气隔离，从而消除或减弱干扰信号的影响。隔离变压器可以将自控仪表系统与电网中的干扰源隔离开来，避免电网中的高频噪声和谐波对仪表造成影响。光电耦合器则利用光信号进行信号传输，实现了电气信号的完全隔离，具有更高的抗干扰能力。

2.4 接地保护

2.4.1 合理接地

接地是自控仪表系统防干扰的重要措施之一。合理的接地系统可以确保自控仪表系统的安全、可靠和抗干扰性能。接地系统应分为保护接地、工作接地和信号接地等不同类型，并严格按照规范进行设计和施工。保护接地主要用于保护人身安全和设备安全，工作接地则用于保证系统正常运行，信号接地则用于确保信号传输的准确性和稳定性。在接地过程中，应确保接地电阻符合要求，并避免多点接地造成的共模干扰。

2.4.2 单点接地

对于自控仪表系统的信号回路，应采用单点接地的措施。即将信号回路的屏蔽层在信号源端或接收端接地，以避免两端接地造成的地电位差引入干扰。单点接地可以消除或减弱地环路中的共模干扰，提高信号传输的准确性和稳定性。同时，在接地过程中应注意接地点的选择和接地电阻的测量，确保接地效果达到最佳。

2.5 软件抗干扰技术

随着微型计算机和智能传感器在自控仪表系统中的应用日益广泛，软件抗干扰技术也得到了广泛应用。软件抗干扰技术通过实时控制软件运行过程中的自监视法、实时控制系统的互监视法和重要数据备份法等软件技术，可以进一步提高自控仪表系统的抗干扰能力。

自监视法：通过软件程序对系统运行状态进行实时监测和诊断，一旦发现异常或干扰信号，立即采取相应的处理措施，如重启系统、切换备用通道等，以确保系统稳定运行。

互监视法：在自控仪表系统中设置多个相互独立的监测单元，每个监测单元都对系统运行状态进行监测，并将监测结果相互比较。如果发现监测结果不一致或存在异常，则触发报警或采取其他处理措施。

重要数据备份法：对自控仪表系统中的关键数据进行实时备份和存储，以防止数据丢失或损坏对系统造成影响。同时，在数据恢复过程中采用冗余校验等技术，确保数据的完整性和准确性。

3结论

自控仪表系统的防干扰措施是一个复杂而系统的工程，需要从消除或抑制干扰源、破坏干扰的作用途径、降低仪器仪表对干扰信号的敏感性以及接地保护等多个方面入手。通过科学合理的防干扰措施的实施，可以显著提高自控仪表系统的稳定性和可靠性，为工业生产的安全和高效运行提供有力保障。随着工业自动化技术的不断发展，自控仪表系统的防干扰技术也将不断创新和完善，为工业自动化领域的发展贡献更大力量。

参考文献

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