控制系统的抗干扰技术
常见的plc控制系统抗干扰措施
常见的PLC控制系统抗干扰措施1. 引言PLC（Programmable Logic Controller）是一种常用于工业控制系统中的计算机控制设备。
在实际工业环境中，PLC控制系统常常面临各种干扰源的干扰，这些干扰可能导致系统稳定性下降、数据误差增加甚至系统故障。
因此，在设计和应用PLC控制系统时，需要采取一系列抗干扰措施来降低干扰的影响。
本文将介绍常见的PLC控制系统抗干扰措施，包括电磁干扰、地线干扰、高温环境干扰以及其他常见干扰的应对措施。
2. 电磁干扰的抗干扰措施电磁干扰是PLC控制系统中常见的干扰源之一，它可以导致数据误差、通信故障等问题。
以下是抗电磁干扰的措施：•屏蔽设计：在PLC设备和信号线上添加屏蔽层，以阻隔外部电磁干扰的入侵。
屏蔽层可以采用金属箔、金属编织层等材料。
•磁屏蔽：在PLC设备附近放置磁场屏蔽装置，以减弱外部磁场对设备的影响。
磁屏蔽装置可以采用铁氧体材料制成。
•地线隔离：将PLC设备的地线和电源系统的地线隔离开，防止电磁干扰通过地线传输到PLC设备中。
3. 地线干扰的抗干扰措施地线干扰是指由地线电流引起的干扰，它会导致系统电势差增大、信号失真等问题。
以下是抗地线干扰的措施：•地线去耦：在PLC设备的电源输入端和地线之间添加去耦电容，并将其接地。
去耦电容可以起到隔离地线干扰的作用。
•地线分离：将PLC设备的地线和其他设备的地线分离开，避免地线干扰的相互影响。
•良好接地：确保PLC设备的良好接地，减少地线干扰的发生。
4. 高温环境干扰的抗干扰措施高温环境对PLC控制系统的影响主要体现在PLC设备的散热和温度抗性方面。
以下是抗高温环境干扰的措施：•散热设计：合理设计PLC设备的散热结构，增加散热面积和散热风扇等设备，保证设备在高温环境下正常工作。
•温度抗性选择：选择具有良好温度抗性的元件和材料，确保PLC设备在高温环境下的可靠性。
•温度检测：安装温度传感器，实时监测PLC设备的温度，及时采取散热措施以防止设备过热。
工业自动化控制系统的抗干扰技术分析
工业自动化控制系统的抗干扰技术分析工业自动化控制系统的抗干扰技术是工业控制中的关键技术之一。
这种技术的主要目的是降低外界干扰对工业自动化控制系统的影响，提高系统的稳定性和可靠性。
本文将对工业自动化控制系统的抗干扰技术进行分析。
首先，工业自动化控制系统中最常见的外界干扰包括电磁干扰、噪声干扰和电力干扰。
这些干扰会导致信号传输中的误差、控制信号的失真和噪声污染等问题，从而影响工业自动化控制系统的稳定性和可靠性。
为了抵御这些外界干扰，工业自动化控制系统采用各种抗干扰技术。
以下是常见的抗干扰技术：1. 硬件层面上的抗干扰技术硬件层面上的抗干扰技术主要包括信号隔离、滤波、屏蔽和接地等。
信号隔离可以将信号电气性质分离，从而解决信号传输中的地线干扰问题；滤波可以滤除高频噪声干扰，使信号传输更加稳定；屏蔽可以在电路板上采用金属盖板、金属屏蔽罩等，阻挡外界的电磁波干扰；接地可以使电路板内的各个不同电位达到相同电位，防止因接地问题产生的干扰。
软件层面上的抗干扰技术主要包括模拟电路技术和数字信号处理技术。
模拟电路技术可以通过设计合适的滤波器、锁相环、正交解调器等，对输入信号进行处理，从而达到抗干扰的目的；数字信号处理技术可以通过采样、滤波、数字噪声抑制等处理方法，对数字信号进行处理，降低外界干扰的影响。
3. 信号传输中的抗干扰技术信号传输中的抗干扰技术主要包括差分传输和光纤传输。
差分传输使用两个相反极性的信号同时传输，从而消除共模干扰；光纤传输使用光信号传输，避免了电磁干扰和磁场干扰。
总的来说，工业自动化控制系统的抗干扰技术是保证系统稳定性和可靠性的关键。
在设计控制系统的过程中，应选用合适的抗干扰技术，以确保系统能够在复杂的工业环境中正常运行。
控制系统的干扰
分类：内部干扰与外部干扰
内部干扰
指由系统内部元件或部件产生的干扰，如热噪声、电源波动 、机械振动等。这类干扰通常难以消除，但对某些系统来说 ，可以通过优化设计、选用更高质量的元件或部件来降低其 影响。
外部干扰
指由系统外部环境因素引起的干扰，如温度变化、湿度、压 力、光照、电磁噪声等。这类干扰通常难以预测和控制，但 对某些系统来说，可以通过采取适当的防护措施来减轻其影 响。
控制系统的干扰
目录
• 干扰的定义与分类 • 干扰对控制系统的影响 • 控制系统的抗干扰设计 • 干扰抑制技术 • 控制系统干扰实例分析 • 未来控制系统的抗干扰技术展望
01
干扰的定义与分类
定义
干扰是指对控制系统产生不良影响的 各类因素，这些因素可能导致系统输 出量的变化，从而影响系统的稳定性 、准确性和可靠性。
硬件抗干扰设计
电源滤波
通过在电源线路上加装滤波器， 减少电源线上的噪声干扰，保证 控制系统供电的稳定性。
接地设计
合理设计接地系统，降低电磁干 扰和静电干扰的影响，提高控制 系统的抗干扰能力。
信号线保护
选用屏蔽电缆，并采用合适的信 号线布局和走向，以减少外部电 磁场对信号线的干扰。
软件抗干扰设计
数字滤波
调节时间延长
干扰可能使控制系统调节时间延长， 影响系统对变化的响应速度和适应性。
安全影响
安全风险增加
干扰可能导致控制系统出现异常行为，如超调、失控等，增加设备损坏、生产事故等安全风险。
紧急情况处理不当
在紧急情况下，干扰可能导致控制系统无法及时、准确地响应，影响紧急情况的快速处理和应对。
03
控制系统的抗干扰设计
课件 第六章 计算机控制系统的抗干扰技术
2 常用的接地方法(2) 常用的接地方法(2)
（2） 模拟地和数字地的连接
6.3 系统供电及接地技术
2 常用的接地方法(3) 常用的接地方法(3)
（3） 主机外壳接地
6.3 系统供电及接地技术
外壳接地，机壳浮空
2 常用的接地方法(4) 常用的接地方法(4)
（4） 多机系统的接地
过程 通道 主机 打印机
1 微机控制系统中的地线
(1)数字地，或逻辑地。 (2) 模拟地。 (3) 安全地。又称为保护 地或机壳地，屏蔽地。 (4) 系统地。 (5) 直流地。 (6) 交流地。
2 常用的接地方法(1) 常用的接地方法(1)
（1） 一点接地和多点接地
6.3 系统供电及接地技术
图6.15 串联一点接地
图6.16 并联一点接地
4
采用具有高共模抑制比的仪表
采用具有高共模抑制比的仪表放大器作 为输入放大器： 为输入放大器 ： 仪表放大器具有共模抑 制能力强、输入阻抗高、漂移低、增益 可调等优点，是一种专门用来分离共模 干扰与有用信号的器件。
6.2 硬件抗干扰技术
6.2.2
串模干扰的抑制
1. 在输入回路中接入模拟滤波器 使用双积分式A/D转换器 A/D转换器 2. 使用双积分式A/D转换器 3. 采用双绞线作为信号线 4. 电流传送 5. 对信号提早处理 选择合理的逻辑器件来抑制。 6. 选择合理的逻辑器件来抑制。
6.2 硬件抗干扰技术
3. 采用双绞线作为信号线
若串模干扰和被测信号的频率相当， 则很难用滤波的方法消除。此时，必须采 用其它措施，消除干扰源。通常可在信号 源到计算机之间选用带屏蔽层的双绞线或 同轴电缆，并确保接地正确可靠。采用双 绞线作为信号引线的目的是减少电磁。双 绞线能使各个小环路的感应电势相互抵消。 一般双绞线的节距越小抗干扰能力越强。
工业自动化控制系统的抗干扰技术分析
工业自动化控制系统的抗干扰技术分析随着工业自动化水平的不断提高，工业控制系统在生产过程中起着越来越重要的作用。
在现实生产环境中，各种干扰因素经常会给工业自动化控制系统带来一系列问题，如信号失真、控制误差等，严重影响了系统的稳定性、可靠性和性能。
提高工业自动化控制系统的抗干扰能力成为了亟需解决的技术难题。
本文将对工业自动化控制系统的抗干扰技术进行深入分析，为工业自动化领域的技术研发和实践提供有力支持。
一、工业自动化控制系统的干扰来源及特点工业自动化控制系统的干扰来源主要包括电磁干扰、机械干扰、温度变化、供电干扰等。
电磁干扰是最为常见和严重的一种干扰形式。
它不仅来自于外部环境中的电磁辐射，还可能由于系统内部的电磁干扰源，如电机、变频器等设备产生。
机械干扰主要来自于设备的运行、振动和冲击，在这种情况下，会导致传感器失灵、信号失真等问题。
温度变化对控制系统的干扰主要体现在传感器及电子元器件的工作温度范围内的波动。
供电干扰则包括电源电压波动、谐波干扰、电源噪声等，对于控制系统的正常工作有较大影响。
干扰的特点主要包括高频、低频、大幅度和突发性。
由于工业生产环境的复杂性，控制系统往往要在恶劣的环境中工作，因此对干扰的抗性要求较高。
工业自动化控制系统的稳定性和可靠性要求也较高，这就要求控制系统的抗干扰技术必须具有一定的鲁棒性和强健性。
目前，对工业自动化控制系统的抗干扰技术研究主要包括以下几个方面：信号处理技术、电磁兼容技术、隔离技术、滤波技术和自适应控制技术。
1. 信号处理技术信号处理技术是工业自动化控制系统抗干扰的重要手段之一。
它主要包括对信号进行采样、滤波、放大、数字转换等处理，以提高信号的抗干扰能力。
滤波技术是信号处理技术中的核心内容，它能够有效地去除信号中的干扰成分，提高信号的纯度和可靠性。
采用数字信号处理技术对信号进行处理，能够更好地抑制干扰，提高信号的抗干扰性。
信号处理技术在工业自动化控制系统的抗干扰中具有重要作用。
控制系统抗干扰措施
控制系统抗干扰措施控制系统的抗干扰措施是为了保证系统在外界干扰的情况下能够正常运行和工作。
在实际应用中，干扰因素往往较多，包括电磁干扰、机械振动、温度波动等等。
因此，为确保系统的可靠性和稳定性，需要采取一系列的抗干扰措施来提高系统的抗干扰能力。
电磁干扰是控制系统中最常见的一种干扰方式，主要通过电磁波的传播而影响系统的正常运行。
为了有效抵御电磁干扰，可以采取以下措施：1.电磁屏蔽：采用具有良好屏蔽性能的金属外壳或屏蔽罩来阻挡电磁波的传播，减少干扰对系统的影响。
2.策略引入：在系统的设计中，通过良好的布线规划和装置安装方式，降低电路之间的串扰，避免电磁干扰的传导。
3.使用滤波器：在输入输出端口的信号传输线上安装适当的滤波器，滤除不需要的电磁波成分，提高系统的信噪比。
机械振动是指由于设备的震动、冲击或共振现象引起的机械振动干扰。
为了减少机械振动的干扰，可以采取以下措施：1.振动隔离：通过采用弹性材料、减振器等装置来减少机械振动对系统的干扰，有效地隔离振动波的传播。
2.调整装置布局：合理布置安装设备和传感器的位置，避免设备之间的机械振动相互传导，减少干扰的发生。
3.机械结构的改进：通过结构设计和材料的选择来提高装置的抗振能力，降低机械振动的传导和反馈。
温度波动是指环境温度的变化引起的干扰，对温度敏感的系统尤为重要。
为了减少温度波动对系统的干扰，可以采取以下措施：1.温度控制：通过采用恒温设备、温度传感器和温度反馈控制系统，控制系统的工作温度在一个较稳定的范围内，减少温度波动对系统的影响。
2.绝热设计：对系统进行合理的绝热设计，减少外部温度变化对系统内部温度的传导，降低干扰的发生。
3.温度补偿：对温度敏感的元件进行温度补偿，在设计中考虑和修正元件在不同温度下的工作特性，提高系统的稳定性和准确性。
综上所述，控制系统的抗干扰措施需要从多个方面进行考虑和实施。
只有通过合理的设计和有效的控制措施，才能提高系统的抗干扰能力，使系统在外界干扰的情况下依然能够正常工作和运行。
计算机控制系统抑制干扰的技术分析
计算机控制系统抑制干扰的技术分析计算机控制系统在现代工业和生活中起着十分重要的作用，它可以对各种设备和系统进行精确的控制和监测。
在实际应用中，计算机控制系统往往会受到各种干扰的影响，从而影响系统的稳定性和性能。
为了有效地抑制这些干扰，需要采取一系列的技术手段进行干扰抑制。
本文将从信号处理、滤波器设计、控制策略以及传感器技术等方面对计算机控制系统抑制干扰的技术进行分析。
一、信号处理技术在计算机控制系统中，通过对输入信号进行预处理可以有效地抑制干扰。
信号处理技术包括信号滤波、信号降噪、信号去除共模干扰等。
在数字信号处理领域，可以采用数字滤波器对信号进行滤波处理，以去除干扰信号。
可以采用小波变换、自适应滤波等方法对信号进行处理，进一步提高抑制干扰的效果。
通过信号调制技术，可以有效提高信号的抗干扰能力，使得系统能够更好地抵抗各种外部干扰。
二、滤波器设计技术滤波器是抑制干扰的重要手段之一，其设计可以有效地抑制各种频率的干扰信号。
在计算机控制系统中，可以采用数字滤波器对输入信号进行滤波处理，以抑制控制系统中的干扰。
在设计滤波器时，需要充分考虑到控制系统的动态特性和干扰信号的频率特性，以确保所设计的滤波器能够在不影响系统的稳定性和性能的前提下，有效地抑制干扰信号。
三、控制策略技术在计算机控制系统中，控制策略的设计对抑制干扰起着决定性的作用。
通过合理设计控制算法和控制策略，可以使得系统对干扰信号具有良好的抑制能力。
在控制策略的设计过程中，需要充分考虑到系统的鲁棒性和稳定性，以应对各种外部扰动和干扰。
可以采用自适应控制、模糊控制、神经网络控制等先进的控制策略技术，以提高系统的抗干扰能力。
四、传感器技术传感器是计算机控制系统中的重要组成部分，其性能直接影响着系统的抗干扰能力。
在传感器技术方面，可以采用高精度、高灵敏度的传感器，以提高系统对外部干扰的检测和抑制能力。
可以采用多传感器融合技术，并通过合理设计传感器的布置和选择传感器的工作频段，以提高系统的抗干扰能力。
工业自动化控制系统的抗干扰技术分析
工业自动化控制系统的抗干扰技术分析工业自动化控制系统是现代工业生产的重要组成部分，其质量和稳定性对整个工业流程影响巨大。
与此同时，现代工业生产环境非常复杂多变，存在许多干扰因素，如传感器误差、电磁干扰、放大器失真等。
为保证工业自动化控制系统的稳定性和可靠性，必须采用一定的抗干扰技术。
现代工业生产环境中，电磁干扰是一个很普遍的问题。
电磁干扰可以产生高频干扰信号，这些信号会影响系统的传输和处理。
为了解决这个问题，可以采用屏蔽技术。
屏蔽技术可以把环境中的电磁辐射信号通过金属屏蔽掉，从而使系统免受电磁干扰的影响。
同时，还可以采用电磁兼容性(EMC)技术，以减少或消除电器设备之间的相互干扰。
EMC技术是一种综合性的技术，在系统设计中应尽可能考虑电磁兼容性问题，如地线接触问题、信号传输线阻抗匹配、电缆走向和屏蔽等方面。
另外，传感器误差也是影响工业自动化控制系统稳定性的重要因素之一。
传感器误差可以分为系统误差和随机误差。
系统误差可以通过校准，误差补偿等方法进行解决。
随机误差则需要采用滤波技术。
滤波技术可以利用滤波器对信号进行滤波处理，滤去干扰信号，保留有用信号。
滤波器种类繁多，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。
滤波器的设计需要根据具体问题选择合适的滤波技术和滤波器类型。
在工业自动化控制系统中，放大器失真也是一个很普遍的问题。
放大器失真会导致信号失真，从而影响系统的控制效果。
为了解决这个问题，可以采用自适应控制技术。
自适应控制技术可以通过对系统状态和输出进行自适应调整，以适应环境变化和外界干扰，从而达到改善系统性能的目的。
自适应控制技术的实现需要充分考虑控制算法的稳定性和鲁棒性。
除了上述几种抗干扰技术外，还有一些其他的技术应用在工业自动化控制系统中。
例如，时域分析技术可以对干扰进行精细分析，确定采取何种抗干扰技术。
另外，可靠性工程可以在系统设计中充分考虑系统的可靠性和冗余性，从而提高系统的稳定性和可靠性。
控制系统抗干扰技术 第一章
热噪声
3）自然界干扰引起的噪声，例如雷击和太 阳的黑子活动等。 当噪声电压大到足够大时，足以在接收中造 成骚扰使一个电路产生误操作，这就形成一 个干扰。 噪声是一种电子信号，它是不能消除的，而 只能在量级上尽量减小直到不再引起干扰。
一般用“抗扰度（immunity）”来衡量控制系统在电磁 环境下的抗干扰能力。 用“发射(emission)”来表明对环境的电磁污染。
5
• • • • • • • • •
相对于各种电磁干扰，一个控制系统应有相应 的抗扰度指标，包括： 电压短时中断或暂降抗扰度； 电压变化抗扰度； 电快速瞬变脉冲群抗扰度； 浪涌（冲击）抗扰度； 静电抗扰度； 工频磁场抗扰度； 脉冲磁场抗扰度； 射频电磁场辐射抗扰度； 射频场感应的传导骚扰抗扰度等。
5
• 注意
• 噪声通常是无法完全消除的，它只是被尽量减小 到不再形成干扰的程度。除了简单的情况外，减 少噪声问题的单一解决方案也是不存在的，通常 需要采取综合的措施。 譬如控制系统的雷电保护，它需要通过屏蔽、等 电位接地、合理布线以及使用浪涌保护器（SPD ）等多项措施的实施。
电磁场耦合。
电磁场辐射又称为辐射耦合或远场辐射，它是电场和磁场相结合 的耦合，并通过能量的辐射对线路产生干扰。
5
1.3 噪声的耦合途径
严格地说，有关噪声问题的求解，需要通过麦克斯韦方程 组才能得到，该方程组是三个空间变量（x、y、z）和时间 （t）的函数。求解麦克斯韦方程组工作量巨大，不具备工程 意义。 为此，采用“电路”的理论用集总参数来近似地求解。所 以我们采取了如下的假设： 1）用一个连接在两导体间的电容来表示两导体间存在的一 个随时间变化的电场； 2）用一个连接在两导体间的互感来表示两导体间互相耦合 的一个随时间变化的磁场。
工业自动化控制系统的抗干扰技术分析
工业自动化控制系统的抗干扰技术分析
工业自动化控制系统是指利用计算机和现代控制技术对工业生产过程进行全面、快速、准确的监控和控制，从而提高生产效率和质量的自动化系统。
工业控制系统受到外部干扰
的影响，如电磁干扰、噪声干扰、温度变化、震动等，这些干扰会导致控制系统正常运行
的困难，因此需要采取一些抗干扰的技术手段来保证系统的稳定性和可靠性。
一、电磁干扰抗干扰技术
1.屏蔽技术：利用屏蔽材料对关键部件进行屏蔽，以防止外界电磁干扰的进入。
对于
电缆等传输线路，采用屏蔽电缆进行布置。
2.滤波技术：通过滤波器对输入信号进行滤波处理，滤除高频噪声，以减小对控制器
的干扰。
3.接地技术：合理的系统接地可以减小电磁干扰的影响。
通过增加接地电阻、加强地
线连接等手段来提高系统的抗干扰能力。
1.信号调理技术：通过信号调理器对输入信号进行放大、滤波、去噪等处理，以提高
信号的质量和稳定性。
2.差分输入技术：对于传输线路较长的情况，可以采用差分输入的方式，以减小噪声
的干扰。
三、温度变化抗干扰技术
1.温度补偿技术：对于受温度影响较大的传感器和执行器，可以采用温度补偿技术，
通过对温度进行实时监测和补偿来提高系统的精度和稳定性。
2.热控技术：对于温度敏感的元件，可以采用热控技术来控制其工作温度，以提高系
统的稳定性和可靠性。
四、震动抗干扰技术
1.机械减振技术：通过在机械结构中加入减振装置来减小震动对系统的影响。
2.信号处理技术：对于受到震动干扰的信号，可以采用信号处理技术对其进行滤波和
修复，提高系统的稳定性。
控制系统抗干扰措施
1 传感器抗干扰
一、干扰类型 (1) 机械干扰:
是由于机械的振动或冲击，使传感器系统的敏感和
转换元件发生振动、变形，使连接导线发生位移等，这 些都将影响传感器电路的正常工作。 (2) 热干扰: 设备和元器件在工作时产生的热量所引起的温度波 动以及环境温度的变化等会引起传感器电路的元器件参 数发生变化，从而影响了传感器电路的正常工作。
（5）会对邻近的通信系统产生干扰；
2 变频器的干扰与抗干扰
电磁干扰的抑制与处理
对EMC问题的研究就是对干扰源、耦合途径、敏感 设备三者之间关系的研究。大多数时候解决干扰的基本方
法是：屏蔽、滤波或接地。
2 变频器的干扰与抗干扰
谐波的传播途径是传导和辐射，解决传导干扰主要 是在电路中把传导的高频电流滤掉或者隔离；解决辐射 干扰就是对辐射源或被干扰的线路进行屏蔽。具体常用 方法： (1)变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独 立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压 器或滤波器，切断谐波电流。 (2)在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，或在
（2）影响各种电气设备的正常工作，除了引起附加损耗外，还可
使电机产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热，使 电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏； （3）会引起公用电网中局部并联谐振和串联谐振，从而使谐波放 大，使前述的危害大大增加，甚至引起严重事故； （4）会导致继电保护和自动装置误动作，并使电气测量仪表计量 不准确；
以采用滤波、选频、双绞线、对称电路和负反馈等措施。 (4) 采用软件抑制干扰: 对于已进入电路的干扰，用硬件措施又不易实现或不易 奏效，可以考虑在采用微处理器的智能传感器电路中，通过
编写一定的程序进行信号处理和分析判断，达到抑制干扰的
工业自动化控制系统的抗干扰技术分析
工业自动化控制系统的抗干扰技术分析工业自动化控制系统的抗干扰技术是指采用各种方法和措施，来消除或抑制在系统中出现的各种外来干扰，确保系统的可靠性、稳定性和正确性。
随着工业自动化控制系统的应用越来越广泛，对抗干扰技术的要求也越来越高。
在工业自动化控制系统中，主要的外来干扰包括电磁干扰、电力干扰、地线干扰、热干扰等。
下面介绍几种主要的抗干扰技术。
1. 屏蔽技术屏蔽技术是通过在电气设备的内部或外部包覆屏蔽材料，来防止电磁波向设备传递，从而达到抑制干扰的目的。
屏蔽技术的优点是结构简单、易于实现，但其缺点是耗费的成本较高，生产周期较长。
2. 线路设计正确的线路设计能够显著地降低外部干扰对系统的影响。
对于电源线、信号线、地线的设计，需要充分考虑其长度、布局位置以及电器元件的受电量。
例如，在连接耦合器时，最好将信号和电源线相分离，并采取盐稳压、滤波等措施，以保证干净的电源线。
3. 综合降噪技术综合降噪技术包括软件和硬件两种方式。
在软件方面，可以通过编写程序对采样数据进行处理以降低噪声，还可利用滤波技术进行降噪。
在硬件方面，可以采用例行的电气清洗和维护，以保障系统的正常运行。
4. 外部配套设备防护工业自动化控制系统中的外部配套设备, 如变频器等, 也经常会出现影响系统正常工作的干扰, 因此需要采取防护措施, 确保其正常工作。
常见的方法包括: 在配套设备关键部分的电路上添加RC滤波器, 使用交流滤波器和电源滤波器等。
总结：上述抗干扰技术不仅可以降低电器元件被外部干扰的风险, 还能大大提高设备的可靠性和性能。
因此, 工业自动化控制系统中必须要考虑到抗干扰技术的应用, 以增强其稳定性和可靠性。
电气控制系统的抗干扰技术措施
电气控制系统的抗干扰技术措施电气控制系统的抗干扰技术措施主要是为了保证系统的稳定性和可靠性，减少外部干扰对系统的影响。
在电气控制系统中，常见的干扰源包括电磁干扰、电压浪涌、电网电压波动、噪声等。
下面将对电气控制系统的抗干扰技术措施进行详细介绍。
首先，针对电磁干扰，可以采取以下技术措施：1.电磁兼容性（EMC）设计：在系统设计的早期阶段，应考虑到电磁兼容性，合理布局电气设备，减少电气设备之间的相互干扰。
2.地线设计：合理设计地线系统，将设备的金属壳体接地，形成完善的地网，以减少电磁辐射。
3.屏蔽设计：对于特别敏感的设备，可以采用屏蔽措施，如金属屏蔽盒，减少外界电磁场对设备的干扰。
4.滤波器设计：在电源输入端加装滤波器，可以将高频噪声滤除，减小对系统的影响。
其次，对于电压浪涌和电网电压波动引起的干扰，可以采取以下技术措施：1.过压保护器：在电源输入端安装过压保护器，当电压超过设定值时，自动切断电源，以保护系统设备。
2.电容器滤波器：在电源线上并联安装电容器滤波器，能够阻抗电网电压变化的高频干扰。
3.稳压器：通过电压稳定器，将电源的输出保持在一个稳定的范围内，避免电网电压波动对系统的影响。
此外，针对噪声引起的干扰，可以采取以下技术措施：1.屏蔽技术：对于特别敏感的电气设备，可以采用金属屏蔽技术，将设备屏蔽起来，减少噪声的干扰。
2.滤波器：在信号输入端设置滤波器，能够将高频噪声滤除，保证输入信号的准确性。
3.悬空引线：对于特别敏感的信号线，可以使用悬空引线的技术，将信号线与其他线路分开，减少噪声的传导。
另外，还有一些通用的技术措施1.输入电源隔离：使用隔离变压器或光电隔离器，将输入电源与外部干扰隔离开来，减少外来干扰的传导。
2.过滤器：在信号线上使用低通滤波器、带通滤波器或高通滤波器，以根据实际需求滤除特定频段的干扰信号。
3.增加缓冲区：通过增加缓冲区，可以减小外部干扰对系统的影响，并提高系统的稳定性。
DCS抗干扰的原理
DCS抗干扰的原理DCS（分布式控制系统）是一种用于监测和控制工业过程的自动化系统。
它的主要功能是实时采集现场数据，进行处理和控制，并为操作员提供图形化界面来显示过程状态。
然而，由于现场环境的复杂性和电磁干扰的存在，DCS系统可能会受到干扰，从而导致数据错误或控制失效。
因此，抗干扰是DCS系统设计中至关重要的一部分。
DCS系统的抗干扰设计通常包括以下几个方面：1.强电磁干扰的屏蔽：为了减小外部电磁辐射对DCS系统的干扰，可以采取屏蔽措施。
例如，使用金属屏蔽箱将敏感的控制单元和通信设备包裹起来，减少外部电磁辐射的影响。
2.电磁兼容性设计：在DCS系统设计中，应考虑电磁兼容性的要求。
这包括选择抗干扰能力强的设备和材料，以确保系统可以正常工作并抵御电磁干扰的影响。
3.数据采集和传输的抗干扰设计：DCS系统中的数据采集和传输是非常关键的环节。
为了提高抗干扰能力，可以采取以下策略：a.采用差分输入来减小电磁干扰的影响。
差分输入可以通过在输入线路中引入两个相反的信号来测量信号的差值，从而抵消电磁干扰。
b.使用抗干扰设计的传感器和测量设备，以减小电磁干扰对数据采集的影响。
c.使用抗干扰设计的通信协议和通信介质，以确保数据在传输过程中的稳定性和可靠性。
4.信号处理和控制策略的抗干扰设计：DCS系统中的信号处理和控制策略也需要考虑抗干扰的设计。
a.采用滤波器来滤除电磁干扰的频率成分。
滤波器可以通过陷波器和低通滤波器来实现，以减小电磁干扰的影响。
b.使用冗余设计和容错机制来提高系统的可靠性和抗干扰能力。
例如，可以使用冗余传感器和控制器，以便在一个设备受到电磁干扰时，另一个设备可以继续正常工作。
总的来说，DCS系统的抗干扰原理是通过强化系统的屏蔽性能，选用抗干扰能力强的设备和材料，采用差分输入、抗干扰设计的传感器和通信设备，以及滤波器、冗余设计和容错机制等来降低电磁干扰对系统的影响。
通过这些措施，可以提高DCS系统的稳定性、可靠性和抗干扰能力，从而保证系统的正常运行和精确控制工业过程。
工业控制系统的抗干扰技术考核试卷
B.使用单端信号传输
C.增加信号线长度
D.提高信号线间距离
11.以下哪种干扰抑制技术主要用于数字信号传输？（）
A.屏蔽
B.滤波
C.差分放大
D.编码
12.下列哪种情况下，工业控制系统更容易受到干扰？（高湿度环境
D.低湿度环境
13.在工业控制系统中，以下哪种设备的抗干扰能力较强？（）
2.接地方式应考虑系统特性、环境要求等。案例：某系统采用单点接地，有效减小共模干扰。
3.设计原则：缩短线长、远离干扰源、使用屏蔽线、合理接地。应用：实际工程中根据原则选择线材、敷设方式等。
4.原因：电源波动、设备启停等。措施：使用稳压器、滤波器、合理布线等。
1.在工业控制系统中，所有的信号线都应该使用屏蔽线来提高抗干扰能力。（）
2.工业控制系统的抗干扰设计只需要考虑外部干扰因素。（）
3.在工业控制系统中，单点接地是最佳的接地方式。（）
4.传感器本身的抗干扰能力对于整个工业控制系统的稳定运行无关紧要。（）
5.信号传输线的长度对工业控制系统的抗干扰能力没有影响。（）
1. ABD
2. ABCD
3. ABCD
4. ABCD
5. AB
6. ABC
7. ABCD
8. ABC
9. ABCD
10. ABCD
11. ABC
12. AD
13. ABC
14. ABC
15. ABCD
16. ABC
17. ABCD
18. ABCD
19. ABC
20. ABCD
三、填空题
1.屏蔽
2.干扰源
（）
3.为了减小电源干扰，工业控制系统电源通常采用______滤波技术。
一阶系统的自抗扰控制方法
一阶系统的自抗扰控制方法一阶系统的自抗扰控制方法自抗扰控制是一种控制系统设计方法，旨在抵消外部干扰对系统的影响，从而提高系统的抗干扰性能。
对于一阶系统，其数学模型可以表示为：G(s) = K / (τs + 1)其中，K是系统的增益，τ是系统的时间常数，s是Laplace变换中的复变量。
针对一阶系统的自抗扰控制方法主要包括两种：比例积分控制（PI控制）和滑模控制。
比例积分控制（PI控制）是一种常见的控制方法，通过添加一个积分项来抵消系统的稳态误差，并提高系统的鲁棒性。
PI控制器的输出可以表示为：u(t) = Kp e(t) + Ki ∫e(t)dt其中，e(t)是系统的误差，Kp是比例增益，Ki是积分增益。
对于一阶系统，PI控制可以通过调整Kp和Ki的值来实现对系统性能的优化。
增大Kp可以加快系统的响应速度，减小超调量；增大Ki可以减小稳态误差。
滑模控制是一种非线性控制方法，通过引入一个滑模函数来抵消干扰对系统的影响。
滑模控制器的输出可以表示为：u(t) = -Ks sgn(s)其中，s是系统的误差，Ks是滑模控制器的增益，sgn(s)是符号函数。
滑模控制器的特点是具有较强的抗干扰能力和鲁棒性，可以有效地抵消外部干扰对系统的影响。
然而，滑模控制器通常需要对系统的非线性特性进行较为复杂的分析和设计，因此在实际应用中较为复杂。
除了上述方法，还有其他一些自抗扰控制方法，如自适应控制、模糊控制等，它们也可以用于一阶系统的控制。
这些方法都旨在通过调节控制器的参数或结构来抵消外部干扰对系统的影响，提高系统的控制性能。
总之，针对一阶系统的自抗扰控制方法包括比例积分控制和滑模控制等。
这些方法可以通过调节控制器的参数或结构来提高系统的抗干扰性能，使系统具备更好的稳定性和控制精度。
然而，在实际应用中需要根据具体系统的特性和要求选择合适的控制方法，并进行相应的参数调整和系统优化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
信噪比（S/N）的计算举例
在扩音机输入端测得：话筒输出的做报告者声 音的平均电压为50mV， 50Hz干扰“嗡嗡”声的电 压为0.5mV，求信噪比。 解 S/N=20lg（50/0.5） dB =40 dB 又问：当S/N分别为20 dB、0 dB 、 -20 dB 时， 说明做报告者声音与干扰声音之间各为什么关系？
控制系统的抗干扰技术
本章学习干扰的 来源及防护方法、自 动控制系统中的电磁 兼容原理及对策，学 习掌握控制系统的抗 干扰技术。
2013-7-3
1
第一节
干扰与噪声
干扰源及防护
在非电量测量过程中，往往会发现总是有一些无用的 背景信号与被测信号叠加在一起，这称为干扰，有时也采 用噪声这一习惯用语。 噪声对检测装置的影响必须与有用信号共同分析才有 意义。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比（S/N）来表 示，它是指在信号通道中，有用信号功率PS与噪声功率PN 之比，或有用信号电压US与噪声电压UN 之比。信噪比常用 对数形式来表示，单位为dB，即 S/N=10lg（ PS / PN ）=20lg（ US / UN ）（dB） 在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量 结果的影响。
橡胶垫脚及弹簧
橡胶 海绵软垫
4
振动试验台
频率、振幅均可调节
固定
将被测仪器（如图中的电子天平）固定在 振动台上，逐渐增大振幅，测试在不同频率的 规定振幅下，产品指标是否变化。
2013-7-3 5
跌落试验
产品在运 输过程中常因 为遭受剧烈震 动或跌落而损 坏或性能变差， 因此需要做抗 跌落试验和测 试。 跌落试验机
2013-7-3 27
共模干扰与串模干扰举例
热电偶引线与220V电源线靠得太近将引起电场 偶合干扰。如果UNi对两根信号传输线的干扰大小相 等、相位相同,就属于共模干扰。
2013-7-3
28
第三节
2013-7-3
29
第三节 几种电磁兼 容控制技术
抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼 容控制技术。可采用破坏干扰途径和削 弱检测系统电路对干扰的敏感性等方法， 常用的抗干扰措施有屏蔽、接地、浮置、 滤波、光电隔离等技术场耦合引起的干扰： 电场耦合实质上是电容性耦合。要减 少电源线对信号线的电场耦合干扰，就必 须减小两者间的分布电容，必须尽量保持 电路和信号线的对地平衡，布线时，多采 用双绞扭屏蔽线。
带电物体产生的电场
2013-7-3 24
由磁场耦合引起的干扰
C型变压器的漏感比 E型的小
磁场耦合干扰的实质 是互感性耦合干扰。防止 磁场耦合干扰途径的办法 有：使信号线远离强电流 干扰源，从而减小互感量 M ；采用低频磁屏蔽，从 而减小信号线感受到的磁 场；采用绞扭导线使引入 到信号处理电路两端的干 扰电压大小相等、相位相 同，使差模干扰转变成共 4对双绞扭线 模干扰 。
2013-7-3 25
2013-7-3 38
低频磁屏蔽举例
多数仪器的外壳采用导磁 材料（例如：铁质机壳）作屏 蔽层，让低频干扰磁力线从磁 阻很小的磁屏蔽层上通过，使 受外壳保护的内部电路免受低 频磁场耦合干扰的影响。如果 将外壳接地，则同时达到静电 屏蔽和低频磁屏蔽的目的。
参考中国（厦门）微波高频通信设备销售公司资料
2013-7-3 39
2013-7-3 16
自然界干扰源和人为干扰源
X光机产生大功率 高频干扰
闪电产生电磁场干扰
2013-7-3 17
自然界干扰源和人为干扰源（续）
变电站会产生 50Hz的高次 谐波干扰以及 电晕放电干扰
雷达会产生大功率高频干扰
2013-7-3 18
电吹风机干扰电视机的演示
电吹风机产 生的电磁波干扰 以两种途径到达 电视机：一是通 过共用的电源插 座，二是以空间 电磁场传输的方 式由电视机的天 线接收。应设法 切断这些干扰途 径。
2013-7-3 19
路和场的干扰
路的干扰必须在干扰源和被干扰对象之 间有完整的电路连接，干扰沿着这个通路到 达被干扰对象。例如通过电源线、变压器引 入的干扰 ；场的干扰不需要沿着电路传输， 而是以电磁场辐射的方式进行。例如，电源 线对传感器的信号线的电场耦合干扰；又如 电焊机电缆上的强电流对信号线的磁场耦合 干扰。
2013-7-3 22
由电源配电 回路引入的 干扰
交流供配电线路在工业现场的分布相当于一个吸 收各种干扰的网络, 而且十分方便地以电路传导的形 式传遍各处，经检测装置的电源线进入仪器内部造成 干扰。最明显的是电压突变和交流电源波形畸变，它 使工频的高次谐波 (从低频一直延伸至高频) 经电源 线进入仪器的前级电路。例如，由调压或逆变电路中 的晶闸管引起的大功率高次谐波干扰；又如开关电源 经电源线往外泄漏出的几百千赫兹尖脉冲干扰。
由电焊引起的干扰
电焊机电缆产生强磁场干扰
磁场交链
信号线
2013-7-3 26
共模干扰与串模干扰
如果干扰源对两根信号传输线的干扰大小相等、 相位相同, 就属于共模干扰。由于“仪用放大器”的 共模抑制比 KCMR 较大, 所以共模干扰可以被抑制。 但当系统两个输入端出现很难避免的不平衡时, 共模 电压的一部分将转换为串模干扰，就较难消除了。 共模干扰仪可依靠放大器的共模抑制比KCMR来 克服。较好的放大器共模抑制比可达100dB以上,所以 共模干扰对检测装置的影响不大。但当系统的两个输 入端出现很难避免的不平衡时, 共模电压的一部分将 转换为串模干扰，就较难消除了。因此必须尽量保持 电路的对地平衡。
2013-7-3
用绝缘漆浸 渍过的控制 变压器
进入线圈内部
7
仪器设备的防潮试验
喷淋试验
2013-7-3
8
仪器设备的防潮试验（续）
“步入式”恒温恒湿房（参考江苏省计量测试技术研究所资料）
体积：25m3 ，温度调节范围：（-40～+80）℃， 湿度调节范围：（30～90）%RH 可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、 交变湿热试验。
2013-7-3
30
一、屏蔽技术
利用金属材料制 成容器，将需要防护 的电路包围在其中， 可以防止电场或磁场 耦合干扰的方法称为 屏蔽。屏蔽可分为静 电屏蔽、低频磁屏蔽 和电磁屏蔽等几种。 根据不同的对象，使 用不同的屏蔽方式。
2013-7-3
未加屏蔽罩时，中频变 压器线圈易受外界干扰。
加屏蔽罩后的中频变压器
4对双绞扭屏蔽线 （屏蔽层接地）
三绞扭屏蔽线
铜芯
2013-7-3
聚氟乙烯 绝缘层
铜线编织网 （接地）
37
2.低频磁屏蔽
低频磁屏蔽是用来隔离低频（主要指 50Hz）磁场和固定磁场（也称静磁场，其幅 度、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的 磁场）耦合干扰的有效措施。静电屏蔽线或 静电屏蔽盒对低频磁场不起隔离作用。必须 采用高导磁材料作屏蔽层，以便让低频干扰 磁力线只从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使 低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合 干扰的影响。有时还将屏蔽线穿在接地的铁 质蛇皮管或普通铁管内，同时达到静电屏蔽 和低频屏蔽的目的。
2013-7-3 21
由共阻抗耦合引起的干扰
当两个或两个以上的 电路共同享有或使用一段 公共的线路, 而这段线路 又具有一定的阻抗时, 这 负载 个阻抗成为这两个电路的 电流 干扰 共阻抗。第二个电路的电 压降 流流过这个共阻抗所产生 正确接线 的压降就成为第一个电路 的干扰电压。常见的例子 负载（喇叭）的电流较大， 是通过接地线阻抗引入的 它与放大器的负电源线共用了 一段地线，在地线的微小电阻 共阻抗耦合干扰。 上产生了压降，造成了干扰。
2013-7-3
15
二、电磁干扰的来源
电磁干扰源分为两大类：自然界干扰 源和人为干扰源，后者是检测系统的主要干 扰源。 1.自然界干扰源包括地球外层空间的宇 宙射电噪声、太阳耀斑辐射噪声以及大气层 的天电噪声。后者的能量频谱主要集中在 30MHz以下，对检测系统的影响较大。 2.人为干扰源又可分为有意发射干扰源 和无意发射干扰源。
2013-7-3 13
第二节
2013-7-3
14
第二节
电磁兼容原理
一、电磁兼容（EMC）概念 我国从２０世纪80年代至今已制定了上百个 电磁兼容的国家标准，强制要求多数电气设备必
须通过相关电磁兼容标准的性能测试，否则为不
合格产品。通俗地说，电磁兼容是指电子系统在 规定的电磁干扰环境中能正常工作的能力，而且 还不允许产生超过规定的电磁干扰 。
3.电磁屏蔽
镀铜电磁屏蔽盒
2013-7-3
电磁屏蔽是采用导电良好的 金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等 不同的外形，将被保护的电路包 围在其中。它屏蔽的干扰对象是 高频（40kHz以上）磁场。 干扰 源产生的高频磁场遇到导电良好 的电磁屏蔽层时，就在其外表面 感应出同频率的电涡流，从而消 耗了高频干扰源磁场的能量。其 次，电涡流也将产生一个新的磁 场，抵消了一部分干扰磁场的能 量，从而使电磁屏蔽层内部的电 路免受高频干扰磁场的影响。
31
1.静电屏蔽
静电屏蔽是用铜或铝等导电性良好的金 属为材料制作成封闭的金属容器，并与地线连 接，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部干扰 电场的电力场不影响其内部的电路，反之，内 部电路产生的电力线也无法影响外电路。静电 屏蔽的容器器壁上允许有较小的孔洞（作为引 线孔或调试孔）它对屏蔽的影响不大。
2013-7-3
40
几种用导电纤维材 料编织而成的军用 电磁屏蔽器材
2013-7-3 9
三、热干扰
热量，特别是温度波动以及不均匀的温度 场对检测装置的干扰主要体现在以下几个方面： 元件参数的变化（温漂）、接触热电势干 扰、元器件长期在高温下工作时，引起寿命和耐 压等级降低等。 克服热干扰的防护措施有： 选用低温漂元件，采取软、硬件温度补偿 措施，选用低功耗、低发热元件，提高元器件规 格余量，仪器的前置输入级远离发热元件，加强 散热、采用热屏蔽等。