随着自动控制技术的高速发展,控制系统在生产过程中发挥着越来越重要的作用。但基于微电子技术的特点,控制系统本身的干扰给控制系统长期、稳定、可靠的运行带来一个潜在的威胁。在自动控制系统中,干扰存在于整个控制过程中。经现场测量仪表、导线传输、二次仪表或DCS,完成控制运算等功能,然后输出至气动或电动执行机构。系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠性和最优化运行的关键。特别是DCS和现场总线系统,若不考虑好抗干扰问题,就不能保证系统安全、可靠运行。笔者从事仪表和控制系统安装调试多年,积累了许多关于抗干扰技术有益的经验。
一 干扰的类别
由于测控信号往往是一种微弱的直流或变化缓慢的交变信号,最后还要通过长距离(有时长达几百米甚至更远)传输,因此像大功率马达和其它电气设备产生的磁场,高压电气设备产生的电场以及各种电磁波辐射等等的存在和变化都将以不同的途径和不同的方式混入测控系统中。通常来说干扰仪表测控系统的干扰源主要有电力网络和电气设备的暂态过程、雷电等引起空间的辐射干扰和系统电源线、信号引线、接地等引起的系统外引线干扰。这些干扰总体上分为两大类:外部干扰和内部干扰,详细分析无外乎由于辐射、温度、湿度、振动、传输、感应、电源、接地几个方面。
来自空间的辐射干扰对测控系统影响主要通过两条路径:一是直接对计算机内部辐射,由电路感应产生干扰;二是对计算机外围设备及通讯网络的辐射,由外围设备和通信线路的感应引入干扰。
来自传输的干扰主要有两种途径:一是通过传感器供电电源或公用信号仪表的供电电源即配电器串入的电网干扰;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,严重时会引起元件损坏,逻辑出错和系统故障。
来自接地系统的干扰主要是接地系统混乱:测控系统的屏蔽接地线及机壳接地线、信号接地线、功率地线、交流电源地线等引起的噪声耦合干扰。
从上所述,我们可以总结出各种干扰源(噪声源)对测量装置及检测系统产生干扰电流(电压),需同时具备三个要素:⑴噪声源;⑵对噪声敏感的接受电路;⑶噪声源到接受电路之间的传输途径。