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[摘 要]自动化控制系统在现代化工业生活中发挥着重要的作用，而自动化控制系统面临着或多或少的干扰因素。本文从目前工业自动化控制系统干扰因素的来源着手，对工业自动化控制系统的抗干扰技术进行了分析和研究，提出相应的抗干扰措施，从而提高自动控制系统在工业生活中的可靠性。
[关键词]自动控制、干扰源、抗干扰技术
中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）22-0003-01
1 引言
随着社会的快速发展，科学技术得到了突飞猛进的进步，网络化、自动化的控制技术广泛的应用于工业控制系统中，大大降低了劳动强度，提高了工业生产效率，使得工业取得了巨大的变化。然而，随着自动控制设备越来越多的引入，导致工厂的电磁环境越来越差，相关的干扰因素也越来越多。这极大的影响了整个工业自动控制系统的性能。而工业控制系统的可靠性、准确性直接影响着企业的安全生产。在整个控制系统中，其抗干扰的能力决定了系统的可靠性。基于此，笔者将，详细地分析工业自动化控制系统中的干扰因素，并提出有效的抗干扰因素。
2 工业自动化控制系统中的干扰及来源
2.1 产生干扰的因素
干擾是指不同于正常信号的，来源于工业自动控制系统内部及外部的，对自动控制系统的正常运行有所影响的其他电磁信号。
干扰形成的基本要素包括：①干扰源。指产生干扰的设备、元件以及信号等，例如，继电器、电机、雷电、对讲机、高频时钟等。②传播路径。指将干扰从干扰源传播出去的媒介。通常的干扰传播是通过空间辐射和导线传导。③敏感器件。指很容易被干扰的设备和器件。如，模拟-数字、单片机系统、数字-模拟转换器以及热电偶等小信号、前置器、控制系统等等。
工业现场的主要感染源主要包括空间电磁干扰，静电干扰，动力设备供电线路的电磁干扰以及不良接地造成的共阻干扰。这些干扰源干扰的主要形式主要有三种：电、磁和共阻抗耦合。
2.2 干扰的主要来源
2.2.1 自然界辐射的干扰
自然界的电磁干扰主要是雷击火花放电时产生的大气噪声和宇宙射线、太阳黑子辐射引起的大气噪声，以及人体、设备等产生的静电电压，当这些电压积累到几万甚至几十万伏的时候，会以电晕或是火花的方式释放掉。自然界辐射的干扰的是那些必须发射电磁波的电子设备，如调频波、调幅波、电视、广播发射机以及雷达和移动无线通讯机等
2.2.2 人为的干扰
人为的干扰分为有意和无意两种，人为干扰源主要是指人在工作过程使用的电子设备产生的无用的电磁干扰信号，如计算机设备、继电器、开关、荧光照明灯、电弧焊机以及点火装置等。
3 抗干扰的主要措施
3.1 电源的选择
工业自动控制系统的电源选择在线式不间断供电电源进行供电，这样能够有效的提高供电的可靠性和安全性。控制系统的主控器的部分电源选择冗余电源，来保障控制系统的正常运行。
3.2 干扰源的屏蔽
干扰源的屏蔽是指在干扰源外，用导电或导磁材料制成的盒克状的屏蔽体，将干扰场的空间干扰通道隔断或是消弱，从而阻止干扰波的传输。通常情况下，电场屏蔽体的材料是铜或是铝等导电性较好的金属，并尽可能的保持结构的完整和接地的良好。此外，对于静磁场或是低频交变磁场，还可以使用高导磁材料做屏蔽体，来确保磁路的顺畅，需要注意的是高频磁场要选择导磁良好的裁量作为屏蔽体。一般来说，很少有单纯的电场或磁场，通常是两者皆存在的，因而上述措施应同时使用。
3.3 干扰源与接收系统的隔离
隔离主要是指将控制系统和干扰源隔离开，尽可能避免两者发生联系，进而将干扰通道切断，实现抑制干扰的目的。常见的隔离措施有光电隔离、变压器隔离以及继电器隔离等。
3.3.1 光电隔离
控制系统中很多的开关量和脉冲量输入输出信号，对于这种干扰可以使用光电隔离技术将其和控制系统隔离光电耦合器在进行信息传输的过程中，是借助光为媒介进行耦合的，不是直接将输入输出信号进行耦合，因而其隔离和抗干扰能力较强。
3.3.2 变压器隔离
隔离电网尖峰脉冲的干扰，应改用变压器隔离。其原理是原边对高频干扰有很高的阻抗，在原边和副边绕组之间的金属屏蔽层又能够有效的隔离原边和副边产生的分布电容。因而原边绕组只能对屏蔽层的分布电容存在，高频干扰通过这个电容被旁路入地。
3.3.3 继电器隔离
继电器线圈和触点之间仅存在机械上的联系，不存在直接的电联系。因而继电器的线圈可以接受传入的信号，触点则进行信号的发送和传输，这样一来就将强电和弱电隔离开了。在实际的继电器使用过程中，一般会将继电器的线圈直接接入自动化控制系统的回路中，弱电回路控制信号水平决定着线圈的能否得电。继电器触点的用途则是传递强电回路的某些信号。
3.4 滤波技术的运用
滤波是自动化控制系统防干扰的重要方法。事实上，干扰电磁波的频谱比控制系统接收的正常信号频谱宽很多，因而在接收正常信号时，往往会接收部分干扰信号。此时使用滤波的方法，抑制、剔除干扰信号，只让有用的信号通过。
3.5 接地点的选择
实践表明，正确的接地方式能够有效地抑制干扰，极大的提高控制系统的抗干扰能力。在实际的控制系统中，要浮空逻辑地，并确保机柜接地的良好；此外，还要注意分开交流接地点和直流接地点，分开模拟地和数字地。其中，控制系统内部的电路中的CPU、存储器以及其他接口和数字地连接；而控制系统的外部共接模拟地。
3.6 软件抗干扰的设计
在控制系统总，硬件抗干扰技术是抵抗干扰的根本措施，而，软件抗干扰则以期灵活的设计、可靠的性能等受到越来越重要的重视。目前，软件抗干扰措施主要有：1.软件滤波。软件滤波是指利用软件识别有用的信号和干扰信号，并过滤掉干扰信号的方法。软件滤波需要熟悉有用信号和干扰信号出现的规律，在接收有用信号的时候同时将输入口打开，一旦干扰信号出现的时间段中封闭输入口，从而将干扰信号滤掉；为了保证接收的全部信号都是有用正确的信号，需要将各个位置上接收的相同的信号进行对比，判断真伪。2.用watchdog复位系统，watchdog是一个定时器，其和CPU共同组成的闭合回路。正常状况下，在一定时间内会进行一次刷新，并不产生溢出脉冲；如果CPU接收了干扰信号出现了程序跑飞或是进入死循环中，watchdog的定时器就不会及时的被刷新，进而产生溢出现象，促使控制系统复位或中断。3.利用软件陷阱避免死机。这种方法是将没有用到的系统存储器单元通过某种指令代码将其填满，从而作为软件陷阱捕获程序的飞掉故障。这种指令的实行促使程序自动的某一地址开始存放的一段重复恢复运行的启动程序，并对现场的状态进行扫描，来对程序的入口进行判断，保证控制系统的正常运行。
4 结束语
总而言之，自动化控制系统的干扰因素多种多样，是工业控制急需解决的问题，必须综合考虑现场的各方面因素，及时准确的找出可能的干扰源，针对这些干扰采用有效的抗干扰措施，从而确保控制系统的准确性，提高工业生产的效率。
参考文献
[1] 杨帆.刍议高炉自动化中PLC抗干扰技术的应用[J].中国高新技术产品.2011（17）：14
[2] 李娟.PLC抗干扰技术在高炉自动化中的应用[J].自动化仪表.2009（10）：30.
[3] 陈玲、石峰.PLC系统抗干扰技术[J].冶金自动化.2007（）.
[4] 吕强.电力自动化抗干扰技术[J].中国对外贸易.2011（8）；212.
[5] 刘立忠.石化企业自动化控制系统的抗干扰技术[J].现代化工.2008（2）：208.
[关键词]自动控制、干扰源、抗干扰技术
中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）22-0003-01
1 引言
随着社会的快速发展，科学技术得到了突飞猛进的进步，网络化、自动化的控制技术广泛的应用于工业控制系统中，大大降低了劳动强度，提高了工业生产效率，使得工业取得了巨大的变化。然而，随着自动控制设备越来越多的引入，导致工厂的电磁环境越来越差，相关的干扰因素也越来越多。这极大的影响了整个工业自动控制系统的性能。而工业控制系统的可靠性、准确性直接影响着企业的安全生产。在整个控制系统中，其抗干扰的能力决定了系统的可靠性。基于此，笔者将，详细地分析工业自动化控制系统中的干扰因素，并提出有效的抗干扰因素。
2 工业自动化控制系统中的干扰及来源
2.1 产生干扰的因素
干擾是指不同于正常信号的，来源于工业自动控制系统内部及外部的，对自动控制系统的正常运行有所影响的其他电磁信号。
干扰形成的基本要素包括：①干扰源。指产生干扰的设备、元件以及信号等，例如，继电器、电机、雷电、对讲机、高频时钟等。②传播路径。指将干扰从干扰源传播出去的媒介。通常的干扰传播是通过空间辐射和导线传导。③敏感器件。指很容易被干扰的设备和器件。如，模拟-数字、单片机系统、数字-模拟转换器以及热电偶等小信号、前置器、控制系统等等。
工业现场的主要感染源主要包括空间电磁干扰，静电干扰，动力设备供电线路的电磁干扰以及不良接地造成的共阻干扰。这些干扰源干扰的主要形式主要有三种：电、磁和共阻抗耦合。
2.2 干扰的主要来源
2.2.1 自然界辐射的干扰
自然界的电磁干扰主要是雷击火花放电时产生的大气噪声和宇宙射线、太阳黑子辐射引起的大气噪声，以及人体、设备等产生的静电电压，当这些电压积累到几万甚至几十万伏的时候，会以电晕或是火花的方式释放掉。自然界辐射的干扰的是那些必须发射电磁波的电子设备，如调频波、调幅波、电视、广播发射机以及雷达和移动无线通讯机等
2.2.2 人为的干扰
人为的干扰分为有意和无意两种，人为干扰源主要是指人在工作过程使用的电子设备产生的无用的电磁干扰信号，如计算机设备、继电器、开关、荧光照明灯、电弧焊机以及点火装置等。
3 抗干扰的主要措施
3.1 电源的选择
工业自动控制系统的电源选择在线式不间断供电电源进行供电，这样能够有效的提高供电的可靠性和安全性。控制系统的主控器的部分电源选择冗余电源，来保障控制系统的正常运行。
3.2 干扰源的屏蔽
干扰源的屏蔽是指在干扰源外，用导电或导磁材料制成的盒克状的屏蔽体，将干扰场的空间干扰通道隔断或是消弱，从而阻止干扰波的传输。通常情况下，电场屏蔽体的材料是铜或是铝等导电性较好的金属，并尽可能的保持结构的完整和接地的良好。此外，对于静磁场或是低频交变磁场，还可以使用高导磁材料做屏蔽体，来确保磁路的顺畅，需要注意的是高频磁场要选择导磁良好的裁量作为屏蔽体。一般来说，很少有单纯的电场或磁场，通常是两者皆存在的，因而上述措施应同时使用。
3.3 干扰源与接收系统的隔离
隔离主要是指将控制系统和干扰源隔离开，尽可能避免两者发生联系，进而将干扰通道切断，实现抑制干扰的目的。常见的隔离措施有光电隔离、变压器隔离以及继电器隔离等。
3.3.1 光电隔离
控制系统中很多的开关量和脉冲量输入输出信号，对于这种干扰可以使用光电隔离技术将其和控制系统隔离光电耦合器在进行信息传输的过程中，是借助光为媒介进行耦合的，不是直接将输入输出信号进行耦合，因而其隔离和抗干扰能力较强。
3.3.2 变压器隔离
隔离电网尖峰脉冲的干扰，应改用变压器隔离。其原理是原边对高频干扰有很高的阻抗，在原边和副边绕组之间的金属屏蔽层又能够有效的隔离原边和副边产生的分布电容。因而原边绕组只能对屏蔽层的分布电容存在，高频干扰通过这个电容被旁路入地。
3.3.3 继电器隔离
继电器线圈和触点之间仅存在机械上的联系，不存在直接的电联系。因而继电器的线圈可以接受传入的信号，触点则进行信号的发送和传输，这样一来就将强电和弱电隔离开了。在实际的继电器使用过程中，一般会将继电器的线圈直接接入自动化控制系统的回路中，弱电回路控制信号水平决定着线圈的能否得电。继电器触点的用途则是传递强电回路的某些信号。
3.4 滤波技术的运用
滤波是自动化控制系统防干扰的重要方法。事实上，干扰电磁波的频谱比控制系统接收的正常信号频谱宽很多，因而在接收正常信号时，往往会接收部分干扰信号。此时使用滤波的方法，抑制、剔除干扰信号，只让有用的信号通过。
3.5 接地点的选择
实践表明，正确的接地方式能够有效地抑制干扰，极大的提高控制系统的抗干扰能力。在实际的控制系统中，要浮空逻辑地，并确保机柜接地的良好；此外，还要注意分开交流接地点和直流接地点，分开模拟地和数字地。其中，控制系统内部的电路中的CPU、存储器以及其他接口和数字地连接；而控制系统的外部共接模拟地。
3.6 软件抗干扰的设计
在控制系统总，硬件抗干扰技术是抵抗干扰的根本措施，而，软件抗干扰则以期灵活的设计、可靠的性能等受到越来越重要的重视。目前，软件抗干扰措施主要有：1.软件滤波。软件滤波是指利用软件识别有用的信号和干扰信号，并过滤掉干扰信号的方法。软件滤波需要熟悉有用信号和干扰信号出现的规律，在接收有用信号的时候同时将输入口打开，一旦干扰信号出现的时间段中封闭输入口，从而将干扰信号滤掉；为了保证接收的全部信号都是有用正确的信号，需要将各个位置上接收的相同的信号进行对比，判断真伪。2.用watchdog复位系统，watchdog是一个定时器，其和CPU共同组成的闭合回路。正常状况下，在一定时间内会进行一次刷新，并不产生溢出脉冲；如果CPU接收了干扰信号出现了程序跑飞或是进入死循环中，watchdog的定时器就不会及时的被刷新，进而产生溢出现象，促使控制系统复位或中断。3.利用软件陷阱避免死机。这种方法是将没有用到的系统存储器单元通过某种指令代码将其填满，从而作为软件陷阱捕获程序的飞掉故障。这种指令的实行促使程序自动的某一地址开始存放的一段重复恢复运行的启动程序，并对现场的状态进行扫描，来对程序的入口进行判断，保证控制系统的正常运行。
4 结束语
总而言之，自动化控制系统的干扰因素多种多样，是工业控制急需解决的问题，必须综合考虑现场的各方面因素，及时准确的找出可能的干扰源，针对这些干扰采用有效的抗干扰措施，从而确保控制系统的准确性，提高工业生产的效率。
参考文献
[1] 杨帆.刍议高炉自动化中PLC抗干扰技术的应用[J].中国高新技术产品.2011（17）：14
[2] 李娟.PLC抗干扰技术在高炉自动化中的应用[J].自动化仪表.2009（10）：30.
[3] 陈玲、石峰.PLC系统抗干扰技术[J].冶金自动化.2007（）.
[4] 吕强.电力自动化抗干扰技术[J].中国对外贸易.2011（8）；212.
[5] 刘立忠.石化企业自动化控制系统的抗干扰技术[J].现代化工.2008（2）：208.