仪表自动控制系统干扰与抗干扰的分析研究

摘 要：自动化仪表是由若干自动化电子元件构成的自动化技术工具，在现代工业生产的自动化控制中具有广泛的应用，其工作的稳定性对于生产工艺技术的控制至关重要，直接影响到现代化工业生产设备的安全、稳定运行。自动化仪表是一种“信息机器”，其自动控制过程的实质就是电信号输入、转化和输出的过程。由于在实际的工业生产应用中，仪表控制系统的工作环境比较复杂，运行中可能会受到各种干扰因素的影响，继而使得仪表的测量乃至自动控制过程出现偏差。因此，我们必须要对仪表运行的干扰因素进行分析，并采取有效的抗干扰措施，才能确保自动化仪表的可靠运行。

关键词：仪表自动控制系统；干扰因素；抗干扰措施；分析研究

随着科学技术的不断发展，计算机信息技术、自动化技术等逐渐应用于工业生产和仪表控制领域，形成的仪表自动控制系统也极大地提高了仪表控制的准确性，推动了现代工业生产的自动化和信息化发展。但是在仪表自动化水平提高的同时，仪表控制系统也越来越复杂，再加上工业生产中复杂、恶劣的工作环境，使得仪表控制系统在工作中经常会受到许多干扰因素的影响。不仅会影响到仪表测量和信息传输的准确性，严重的甚至会导致仪表的损坏。经过对仪表自动控制的研究，我认为工业生产中干扰因素主要有电磁干扰、机械干扰、温度湿度干扰和内部干扰等几种。我们在工作中一定要对各种干扰因素高度重视，认真分析并采取相应的抗干扰措施，才能确保仪表自动控制系统的正常稳定运行。

1 自动控制仪表干扰来源的分析

1.1 电磁干扰

仪表控制信号为电信号，因此很多仪表仪器经常会受到周边环境中电磁信号和无线电波的干扰，生产中较为常见的就是对讲机电波信号对仪表设备和控制柜的干扰，会造成了仪表数据的异常。周围环境中存在电磁干扰，会使一些设备在工作中会出现电磁畸变、电感耦合等情况。电磁干扰看不见、摸不到，但是它对仪表设备的干扰是确确实实存在的，不仅会影响到仪表的准确性，严重的还会导致控制仪表的损坏，电磁感应对仪表设备的干扰不容忽视。

1.2 机械干扰

机械干扰主要是指对仪表的冲击、振动等。机械干扰会造成仪表设备物理结构的损坏，使仪表及其信号传输线路等发生松动、变形和损坏等问题。机械干扰对仪表设备的破坏是最为直接的，一方面会影响到控制仪表结构的完整性和工作的稳定性，严重的还会对仪表的使用功能造成难以修复的破坏。因此，工作人员在操作过程中应该细心处理，尽量避免和降低人为因素和环境因素带来的机械干扰的发生。

1.3 温度和湿度干扰

自动化仪表属于精密电子设备，因此对于环境中温度和湿度的干扰自然也是非常敏感的。在工业生产环境下，温度和湿度的变化要比一般环境要高，变化要频繁，这种情况下则必然会使控制仪表受到干扰影响。控制仪表长期处于高温度、高湿度的环境下工作，不仅容易使仪表外壳以及内部元器件生锈、老化，并且还会直接影响和损害到仪表内部的电容、电阻，继而影响仪表的正常运行，甚至使仪表设备无法使用，提前报废。

1.4 内部干扰

以上几种都属于外部干扰因素，除此以外，还有一些内部干扰因素，比如控制仪表在工作运行的过程中，内部元器件产生的变压器噪音、元器件本体噪音等等。这些干扰因素虽然容易被人们所忽视，但都会对控制仪表的工作稳定性产生干扰。

2 自动控制仪表的抗干扰措施研究

2.1 对电磁干扰信号进行屏蔽处理

信号干扰是很难完全消除的，所以只能采取屏蔽信号的办法使干扰得到控制和减少。屏蔽保护处理的原理就是通过屏蔽将正常信号和干扰信号分隔开，使两信号互不影响，从而降低干扰信号对正常信号的干扰影响，确保仪表正常信号的良好稳定传输。屏蔽设备主要包括电路元件、电路盒子、信号线等，使用金属导体把这些被屏蔽对象包围起来，可以起到抑制电流性噪声藕合的作用。由于正常信号和干扰信号在电流性噪音超声的耦合现象上是不同的，因而该方法可以有针对性地屏蔽部分信号，从而起到抑制干扰和磁屏蔽的作用。对于实际工作中的静电感应，可通过屏蔽电缆的办法予以解决。

2.2 物理方式隔离

物理隔离是一种最简单实用的抗干扰方式，并且二次影响最小。在实际的操作过程中主要应注意以下几点：一是要确保绝缘材料可靠的质量和良好的绝缘效果，能够有效防止设备和线路漏电；二是要合理铺设绝缘电路，不要使线路发生覆盖和缠绕，同时在铺设中注意将不同类型和规格的线路分开；三是要避免电流感应的发生，将信号较弱的电路使用短线进行连接，信号较强的电路使用长线进行连接，以防止电位差的产生。

2.3 接地保护

接地保护是最常用的一种抗干扰和保护方式，在保护仪表设备和系统稳定运行的同时，还可以保护工作人员的人身安全。接地处理的主要方式是在金属部分连接出一个导线，并将其与大地相连，如此当设备仪器发生短路时，短路电流就会不经设备而直接进入大地，从而起到保护设备的作用。接地保护可以有效减弱干扰信号，避免产生共模和抑制差模，起到保护仪表系统的作用。

2.4 平衡抑制

电路具有平衡关系，平衡抑制就是通过合理利用电路平衡关系产生电位差，并使其与干扰信号相互抵消，从而达到抑制干扰的目的。在实际的操作中，平衡抑制对于减少干扰具有非常明显的作用。

参考文献

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[2]刘芳芳，黄会雄.电子设备可靠性设计方法研究[J].电子测试，2007，（z1）：99-102.

[3]田雪民.试析工业自动化控制系統的抗干扰措施[J].企业导报，2013，（13）：198.

（作者单位：河钢集团邯钢自动化部）

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