控制系统中的抗干扰技术
自动化控制系统抗干扰技术应用
自动化控制系统抗干扰技术应用摘要：在工业自动化控制现场应用中，为了防止信号干扰，提高系统运行的稳定性和可靠性，文章主要分析了自动化控制系统应对各种干扰源通过两种干扰传播方式，以便在实际应用当中如何抑制干抚信号，并介绍了控制系统常用的干扰抑制措施。
关键词：DCS、PLC、干扰源、屏蔽、接地、PROFIBUS、S7-300、控制系统在工业控制现场中分布着各种各样的杂散电磁干扰信号，对DCS及PLC系统等弱电检测信号具有很强的干扰作用，甚至使整个系统瘫痪，如何在自动化控制系统中减少干扰信号的干扰，保证系统的稳定可靠运行，这就使得我们必须在应用过程当中正确地处理。
一般地，电磁干扰可在多个方面影响PLC：• 电磁场对系统有直接影响。
• 由总线信号导致的干扰耦合（PROFIBUS DP 等）• 通过系统布线产生的干扰耦合。
• 干扰通过电源和/或保护接地来影响系统。
一、两种干扰传播途径通常产生干扰有三个要素：干扰源、耦合路径、易受干扰的潜在电子器件（DCS及PLC系统各种卡件）。
干扰源可以通过空间的辐射或电磁耦合传递到DCS及PLC系统的CPU和信号采集卡件，也可以通过信号电缆的传输进入控制系统。
1、干扰源通过空间传播干扰源的电磁能量以场的方式向四周传播, 频率较高时，干扰信号可以通过导线间的分布电容从一个回路传导到另一个回路，这是电容耦合或电场耦合；干扰信号通过导线间的分布电感，从一个回路传到另一个回路为电感性耦合或磁场耦合；电磁场的干扰还可以通过天线发送至电子装置，即干扰的天线效应，由信号源－传输线－负载组成电流环路，就相当于磁场天线。
2、干扰源通过导线传播信号通过导线传输，实际的传输导线都存在分布电容和电感，尤其在传送频率高的情况下，分布电容和电感参数的影响更不能忽视。
当设备或元件共用电源或地线时，会产生共阻抗耦合；当脉冲信号通过传输线传播，在一定条件下，信号会发生波反射，反射会改变正常信号而产生有危害的冲击电压；干扰源通过磁场耦合在两根导线和设备构成的回路上产生感应电压，会产生差模干扰；干扰源通过电场耦合在一根导线与系统地构成的回路上产生的感应电压，会产生共模电压。
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。
DCS控制系统应用中的抗干扰问题分析
DCS控制系统应用中的抗干扰问题分析DCS控制系统是现代化工自动化生产中的重要组成部分，其应用范围涵盖了化工、石化、电力、冶金等多个行业领域。
在实际应用中，DCS控制系统经常会受到各种外部干扰的影响，这些干扰可能来源于电磁干扰、物理环境变化、人为操作等多个方面，严重干扰可能导致系统运行不稳定、控制失效甚至系统瘫痪。
如何在DCS控制系统应用中解决和抵御各种干扰问题，成为了当前工业控制系统领域中的研究热点之一。
本文将对DCS控制系统中的抗干扰问题进行分析，并提出相应的解决方案。
一、电磁干扰对DCS控制系统的影响电磁干扰是DCS控制系统中常见且严重的干扰源之一。
其种类包括电磁辐射干扰、传导干扰等。
电磁干扰可能来自于外部设备、电力线路、无线电信号、雷电等多个方面，其频率范围也十分广泛。
电磁干扰会对DCS控制系统的传感器、执行元件、通信线路等组成部分造成影响，导致控制系统的工作异常，甚至失效。
电磁干扰不仅会使得传感器接收的信号产生误差，还可能引起控制命令的传输错误，从而对整个生产过程产生严重的影响。
为了解决电磁干扰对DCS控制系统的影响，可以采取一系列的技术手段。
在系统设计阶段应该合理规划布置设备，避免将敏感的传感器和执行元件置于强电磁干扰源附近。
可以采用屏蔽措施，如使用屏蔽电缆、屏蔽罩等设备，阻隔外部电磁干扰。
还可以采用滤波器、隔离器等设备对信号进行处理，消除电磁干扰对系统的影响。
通过以上技术手段的综合应用，可以有效提高DCS控制系统对电磁干扰的抵御能力，保障系统的正常稳定运行。
除了电磁干扰外，物理环境变化也会对DCS控制系统产生一定的影响。
物理环境变化主要包括温度、湿度、气压等因素的变化，这些因素的变化可能会导致系统中的传感器、执行元件的性能产生变化，从而对控制系统的稳定性产生影响。
在特殊工业环境中，如高温、高湿或者腐蚀性环境下，物理环境变化对DCS控制系统的影响尤为突出。
针对物理环境变化对DCS控制系统的影响，可以采取一系列的防护措施。
DCS控制系统应用中的抗干扰问题分析
DCS控制系统应用中的抗干扰问题分析【摘要】本文主要探讨在DCS控制系统应用中的抗干扰问题分析。
首先对干扰来源进行了分析，包括外部环境干扰和内部系统干扰。
接着探讨了干扰对DCS控制系统的影响，包括降低系统性能和稳定性。
然后提出了抗干扰方法，如信号滤波、PID参数调优等。
同时结合调试与优化方案，提高系统抗干扰能力。
最后通过工程实例分析，验证抗干扰方法的有效性。
通过本文的研究，可以更好地理解和解决DCS控制系统中的抗干扰问题，提高系统稳定性和可靠性，进一步推动工业自动化领域的发展。
【关键词】DCS控制系统、抗干扰、干扰来源、影响、方法探讨、调试、优化、工程实例、分析、结论1. 引言1.1 DCS控制系统应用中的抗干扰问题分析随着工业自动化技术的不断发展，DCS控制系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
在实际应用中，由于环境的复杂性和外界干扰的存在，DCS控制系统常常受到各种干扰的影响，影响了系统的稳定性和性能。
对于DCS控制系统中的抗干扰问题进行深入分析和研究显得尤为重要。
在DCS控制系统中，干扰的来源多种多样，包括电磁干扰、机械振动干扰、温度变化干扰等等。
这些干扰源的存在会导致系统的输出与预期不符，甚至产生系统不稳定的情况。
了解各种干扰源的特点和影响是解决抗干扰问题的第一步。
干扰对DCS控制系统的影响主要体现在系统性能下降、控制精度降低、系统响应速度减慢等方面。
特别是在一些对控制精度要求较高的工业场合，干扰的存在会对生产过程产生严重的影响，甚至导致设备损坏或生产事故的发生。
针对DCS控制系统中的干扰问题，我们需要采取相应的抗干扰方法。
常见的抗干扰方法包括信号滤波、控制器参数调整、系统结构优化等。
通过合理的抗干扰方法，可以有效减轻干扰对系统的影响，提高系统的稳定性和可靠性。
在实际工程中，针对不同的干扰问题，需要制定相应的调试与优化方案。
通过系统的调试优化，可以有效提高系统的抗干扰能力，保证系统的正常运行。
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。
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
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控制系统应用中的抗干扰问题分析
DCS控制系统应用中的抗干扰问题分析【摘要】本文对DCS控制系统应用中的抗干扰问题展开分析。
首先从干扰来源和特点两方面入手，详细剖析了干扰对系统的影响和表现。
接着探讨了各种抗干扰方法，其中重点讨论了信号滤波技术的应用和自适应控制系统的设计。
通过研究和实践，总结出DCS控制系统中的抗干扰问题需要综合运用多种方法来应对，而信号滤波技术和自适应控制系统的设计在实际应用中具有重要意义。
最后展望未来研究方向，希望能够进一步完善和改进现有的抗干扰技术，提高系统的稳定性和可靠性。
通过本文的研究，有望为DCS控制系统的抗干扰问题提供有益的启示。
【关键词】DCS控制系统、抗干扰、干扰来源、干扰特点、抗干扰方法、信号滤波技术、自适应控制系统、总结、研究方向、展望1. 引言1.1 DCS控制系统应用中的抗干扰问题分析在DCS控制系统应用中，抗干扰问题一直是控制工程领域中的热点和难点之一。
干扰是指各种外部因素对系统正常运行产生的影响，可能导致系统输出偏离期望值，甚至出现不稳定情况。
在工业控制系统中，干扰来源多样，包括环境变化、电磁干扰、传感器误差、人为操作等多种原因，因此对干扰进行有效的抑制和消除显得尤为重要。
针对干扰问题，研究人员提出了各种抗干扰方法，其中信号滤波技术被广泛应用。
通过对输入信号进行滤波处理，可以有效地去除高频噪声和干扰信号，提高系统的稳定性和精度。
自适应控制系统设计也是抗干扰的一种重要手段。
借助自适应算法，系统能够根据实时反馈信号自动调整参数，以应对不断变化的干扰环境，提高系统的鲁棒性和适应性。
本文将对DCS控制系统应用中的抗干扰问题进行深入分析，探讨干扰来源和特点，介绍抗干扰方法和技术，以期为工程实践提供有益的参考。
2. 正文2.1 干扰来源分析在DCS控制系统中，干扰来源主要包括外部环境干扰和系统内部干扰两种类型。
外部环境干扰包括电磁干扰、温度变化、压力变化等因素对系统信号的影响。
电磁干扰是最为常见的外部干扰因素，它可能导致信号传输中出现噪声、波动等问题，影响系统的稳定性和准确性。
电气控制系统抗干扰全套技术方案
按干扰源VC和信号源VS的连接关系，或者说按干扰源VC对电路的作用形态有串模干扰和共模干扰之分。
所谓串模干扰就是干扰源Vc串联于信号源Vs之中。
或者简单地认为干扰源Vc和信号源Vs是迭加在一起的。
在输入回路中干扰源Vc 与信号源Vs所处的地位完全相同。
串模干扰也称横向干扰或差模干扰。
放大器的地和信号源的地之间由于地电平的差异所形成的干扰
称共模干扰，或谓出现在测量电路端子和地之间的一种干扰形式，
也称纵向干扰或共态干扰。
这种干扰（地电位差）在实际测量中是
普遍存在的，根据干扰环境、被测信号源和测量系统的距离等因
素，这地电位差一般可以达几伏、十几伏甚至100V以上，在雷击时
甚至可达数十万伏以上的浪涌电压。
计算机控制系统的抗干扰技术
第二节 过程通道的抗干扰技术
一、共模干扰的抑制 抑制共模干扰的主要方法是设法消除不同接地点之间
的电位差。 1．变压器隔离 隔离变压器是最常用的隔离元件之一，用来阻断干扰
信号的传导通路，并抑制干扰信号的强度。是利用变压 器把模拟信号电路与数字信号电路隔离开来，也就是把 模拟地与数字地断开，以使共模干扰电压不扰、纵向干扰、同向干扰 等。共模干扰主要是由电源的地、放大器的地以及信号源 的地之间的传输线上电压降造成的，如图1所示。
图1 共模干扰示意图
2．串模干扰 串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰，也 称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。图2描述了 串模干扰的情况。共模干扰对系统的影响是转换成串模 干扰的形式来作用于系统的。
一、干扰的来源 计算机控制系统所受到的干扰源分为外部干扰和内
部干扰。 外部干扰的主要来源有：电源电网的波动、大型用电
设备(如天车、电炉、大电机、电焊机等)的启停、高压设 备和电磁开关的电磁辐射、传输电缆的共模干扰等。
内部干扰主要有：系统的软件不稳定、分布电容或分 布电感产生的干扰、多点接地造成的电位差给系统带来的 影响等。
二、干扰的作用途径 1．传导耦合 干扰由导线进入电路中称为传导耦合。 2．静电耦合 干扰信号通过分布电容进行传递称为静电耦合。 3．电磁耦合 电磁耦合是指在空间磁场中电路之间的互感耦合。 4．公共阻抗耦合 公共阻抗耦合是指多个电路的电流流经同一公共阻抗
时所产生的相互影响。
三、干扰的作用形式 1．共模干扰 共模干扰是在电路输入端相对公共接地点同时出现的
图6 浮地输入双层屏蔽放大器图
4．采用具有高共模抑制比的仪表放大器作为输入放大 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。
PLC控制系统的干扰源及抗干扰措施
PLC控制系统的干扰源及抗干扰措施PLC控制系统的干扰源主要包括电磁干扰、电源噪声、开关干扰以及环境干扰等。
这些干扰源可能会导致PLC控制系统中的信号干扰、误触发、故障等问题。
为了保证PLC控制系统的稳定和可靠运行，需要采取一些抗干扰措施。
以下将详细介绍PLC控制系统的干扰源及抗干扰措施。
电磁干扰是PLC控制系统中常见的干扰源。
电磁干扰可以通过电缆、接口、线路等途径进入PLC系统中。
电磁干扰会造成PLC系统中的信号干扰，导致PLC输入/输出模块的误触发或失效。
为了抵御电磁干扰，可以采取以下措施：1.使用屏蔽电缆：将PLC系统的输入/输出信号线采用屏蔽电缆，可以有效地减小电磁干扰的影响。
2.增加滤波器：在PLC系统的电源线路中增加滤波器，可以过滤掉电源线上的噪声，减小电磁干扰。
3.设备隔离：对于容易受到电磁干扰的设备，可以将其与其他设备进行隔离，减少干扰的传导。
4.绝缘：对PLC系统中的输入/输出信号线进行绝缘处理，以减少干扰的传递。
电源噪声是另一个常见的干扰源。
电源噪声可能来自于电源本身或者是其他设备在电源线上引入的干扰。
电源噪声会干扰PLC系统的稳定运行，造成信号误触发、系统死机等问题。
以下是一些防止电源噪声的措施：1.使用稳压电源：采用稳压电源可以保证PLC系统的电压稳定，减少电源噪声的影响。
2.增加滤波器：在PLC系统的电源线路中增加滤波器，可以过滤电源线上的噪声，减少电源噪声对PLC系统的干扰。
3.接地处理：良好的接地可以有效地减少电源噪声的传递。
确保PLC系统和其他设备的接地良好，并使用合适的接地线缆。
开关干扰是指当开关设备（如电机、继电器等）开关时，由于电磁感应或接点弹跳等原因造成的干扰。
开关干扰会导致PLC输入/输出模块的误触发、稳定性下降等问题。
以下是一些防止开关干扰的措施：1.使用阻尼元件：在开关设备的输入端口和输出端口上安装阻尼元件，可以减小开关干扰的影响。
2.触发级联：对于容易受到开关干扰的PLC输入/输出模块，可以采用级联触发的方式，将干扰传递到多个模块上，减小干扰对单个模块的影响。
DCS控制系统应用中的抗干扰问题分析
DCS控制系统应用中的抗干扰问题分析DCS控制系统是工业自动化控制的重要手段之一，广泛应用于各个领域，如化工、电力、生物制药、钢铁、水处理等。
在实际应用中，DCS控制系统往往会面临各种各样的干扰，如设备故障、电磁干扰、环境干扰等，这些干扰会使DCS控制系统输出错误的控制信号，导致生产出现问题。
因此，DCS控制系统中的抗干扰问题十分重要。
1.电磁干扰问题电磁干扰是指电磁场中的干扰信号对DCS控制系统产生的影响。
在DCS控制系统中，常见的电磁干扰源包括高压电场、电力设备、雷电等。
电磁干扰主要表现为控制信号失真、误差增大、噪声干扰等。
为了降低电磁干扰对系统的影响，应采用抗电磁干扰措施，如采用屏蔽电缆、增加信号放大器、加强接地等措施。
环境干扰是指环境中的温度、湿度、压力等因素对DCS控制系统产生的影响。
在有些场合下，如化工、电力电站等，环境的恶劣程度比较高，易受到污染、高温、高压等影响。
如果对DCS控制系统进行封闭式防护，可以有效降低环境干扰产生的影响。
3.设备故障问题设备故障是DCS控制系统中最常见的干扰源之一。
设备故障主要包括机械故障、电气故障、软件故障等。
当发生设备故障时，控制系统容易失去控制，导致生产事故。
为了防止设备故障对DCS控制系统的影响，应采用预防维护措施，加强设备检修、故障诊断和修理等工作。
4.人为操作失误问题人为操作失误是DCS控制系统中最容易发生的干扰源之一。
人为操作失误可能包括误操作、误判、误调或操作过程中的失误等，这些失误可能导致控制系统出现巨大的控制误差或设备故障。
为了避免人为操作失误对DCS控制系统的影响，应采用完善的操作规程、培训工作、设备锁定等措施，将操作失误减至最小。
综上所述，DCS控制系统应用中的抗干扰问题是一个综合性的问题，需要系统地研究各种干扰源对系统的影响，采取科学有效的抗干扰措施进行防范和整治，以确保系统稳定、安全、可靠地运行，为生产安全和质量提供有力保障。
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控制系统中的抗干扰技术
摘要:随着微电子技术的高速发展和电路集成化程度的提高,单位面积内大规模集成芯片元器件数越来越多,所传递的信号电流也越来越小,系统的供电电压也越来越低,控制系统抗干扰的能力也越来越低,所以提高控制系统的抗干扰能力成了人们急需解决的一个重要课题。
关键词:控制系统微电子技术抗干扰屏蔽接地雷电防护
工业的高速发展对控制系统的依赖性越来越强。
分散型控制系统(Distributed Control System)、可编程控制器(Program mable Logic Controller)、现场总线控制系统(Fidlebus Control System)以及各种测量控制仪表已是构成工业自动化的主要硬件设施。
随着微电子技术的高速发展和电路集成化程度的提高,单位面积内大规模集成芯片元器件数越来越多,所传递的信号电流也越来越小,系统的供电电压也越来越低,现已降到5 V、3 V乃至1.8 V。
因此,芯片对外界的干扰也越趋敏感,所以显示出来的抗干扰能力也就越来越低。
想要提高控制系统的抗干扰能力,我们除了在设计控制系统本体的时候提高其抗干扰能力之外更重要的是如何提高控制系统在工程应用时的抗干扰技术,例如对噪声的产生以及噪声在传播途径中加以有效的抑制等等。
1 电缆的静电屏蔽和电磁屏蔽
在控制系统中线缆非常重要因为它在控制系统中最长,容易通过近场的耦合干扰控制系统,并且它还像一根拾取和辐射噪声的天线。
所以用屏蔽来抑制线缆的静电感应和电磁感应是抗干扰的方法之一。
1.1 电容性耦合的抑制
静电屏蔽:当受感应导线的外层包上屏蔽层以后那么感应的噪声电压便作用在屏蔽层上,我们在为屏蔽层提供一个良好的接地那么屏蔽层上的电压为零所以受感应导体上的噪声电压也为零,所以有效的抑制了电场的耦合。
所以我们在工业现场无论是电源电缆或是信号电缆都应采用屏蔽电缆。
1.2 电感性耦合的抑制
电感性耦合即为线路间磁场的相互作用。
在这里我们主要谈谈采用电磁屏蔽,包括双绞电缆和同轴电缆的使用。
(1)对作为噪声源的导线施行电磁屏蔽
如果我们对一段导线增加屏蔽那么电流流过后,全部通过导体的屏蔽体返回到干扰源。
由于流过屏蔽体上的电流产生磁通量,且与导体产生的磁通量大小相等方向相反,这样在屏蔽体的外面,不存在磁通量,既这段导线被屏蔽了。
但是在低频时不宜两端接地。
(2)对作为信号线路施行电磁屏蔽。
信号线路防外界磁场干扰的最好方法是减少接收环路的面积以减少干扰磁场对接收环路产生的磁通量密度。
对于减少接收环路面积只有加屏蔽体两端接地才可以做到,才有电磁屏蔽作用,但是这种情况下电流的频率不宜太低。
(3)双绞线的电磁屏蔽原理及应用。
双绞线本身是一种电磁屏蔽形式。
对作为噪声源的导线实施电磁屏蔽。
图1是双绞线作为噪声源实施电磁屏蔽的原理图。
当双绞线中有电流流过时在导线绞合所组成的很小的环路内产生相应的磁通。
而在环路外由于两边导线流过的电流方向相反,产生的磁通方向相反从而大部分磁通被抵消。
这种方式常用于供电线路上。
对信号线实施电磁屏蔽。
图2是双绞线信号线实施电磁屏蔽的原理图。
当双绞线在噪声的磁通中每根导线均被感应出感应电流,其感应方向如图2所示。
这样同一根导线在相邻两个环的两段上流过的感应电流大小相等方向相反,从而被抵消。
所以在总的效果上,导线并没有产生感应电流。
（4)同轴电缆和屏蔽双绞线。
同轴电缆是一种用金属编织网作屏蔽的电缆,在很大的范围内,具
有均匀不变的低损耗的特性阻抗,可用于高频乃之超高频的频段。
无论是屏蔽双绞线,或者同轴电缆,为了抑制电容性耦合,一般是单端接地,通常是在控制室侧接地。
2 控制系统的接地
从电气角度来看,大地具有导电性且有无限大的容电量,所以我们可以把大地作为一个等电位点或者等电位面。
接地的作用有两点:(1)保护人身和设备安全,如保护地、防雷地、防静电等。
(2)抑制干扰,如工作地、屏蔽地、模拟地、数字地等。
下面我们来分析几个例子。
2.1 不屏蔽接地干线会带来干扰
现象:有DCS系统采用单独接地,但信号总是不稳定。
原因:经过现场考察发现,其接地干线长数十米,从楼顶沿外墙敷设到接地体,没有穿管屏蔽,过长的接地干线,如果没有屏蔽措施,接地干线也象是一根天线,可以接受大量的干扰信号,使控制系统无法稳定工作,乃至系统卡被烧毁。
结论:接地干线应愈短愈好,必要时也应该采取屏蔽措施
2.2 和其它接地系统要保持一定距离
现象:某DCS采用单独接地,发现信号干扰很大。
原因:DCS系统的单独接地体和原有的接地网相距不到5 m。
结论:若DCS采用单独接地,其接地体和电气接地网相距必须大于5 m,和防雷接地体相距必须大于20 m。
2.3 等电位接地也要考虑接地引入点的位置
现象:有DCS系统采用等电位接地,但信号中常常出现信号不规则的波形。
原因:离DCS的接地引入点不到几米处有大功率电动机的接地点。
结论:要保持和防雷地、大电流高电压设备的接地点有不小于10 m的距离。
3 控制系统的雷电防护
(1)雷电对控制系统侵害的途径:静电感应、电磁感应、反击、电磁场辐射等。
(2)雷电电脉冲的基本防护措施:
①屏蔽:屏蔽分为电缆的屏蔽和控制室的屏蔽。
第一，电缆的屏蔽:许多行业规范对屏蔽电缆的接地,原则上是一端接地另一端不接地。
但是单端接地只能防静电感应抑制不了电磁感应所产生的干扰。
所以延伸出了信号传输线的双层屏蔽,电缆采用双层屏蔽,两个屏蔽层的层与层之间是绝缘的,内层单端接地,抑制电容性耦合;外层两端或多端接地,抑制电感性耦合。
双层屏蔽电缆的外屏蔽层可采用下述方法实现:铠装电缆的铠装层;敷设电缆的金属线槽、金属管等;钢筋混凝土结构的电缆沟。
第二，控制室的屏蔽:控制室的屏蔽方式大体有建筑物的自身屏蔽、金属网格的格栅型大空间屏蔽以及金属板材围成的壳体屏蔽等。
壳体屏蔽的屏蔽效果最好,但投资也很大,适用于实验室装置。
建筑物自身对屏蔽也有一定的效果,但效果不理想。
而格栅型大空间的屏蔽可以通过选择网格宽度的大小来满足控制系统的需要,平衡投资的大小和效果的好坏,格栅型大空间的屏蔽最为理想。
②合理布线:A减少感应环路面积以减小互感,从而抑制干扰的电感性耦合。
B和引下线保持一定距离。
③浪涌保护器:浪涌保护器是一种限制瞬态过电压和分流浪涌电流的器件。
其基本原理是,它并接在被保护设备的附近,在没有浪涌出现时为高阻抗,当出现浪涌时就在很短的时间内(ns级)将雷电流释放到地使浪涌保护器变为低阻抗,从而保护了被保护设备。
④接地和等电位连接:防雷工程的接地系统用于雷电流的释放;抑制雷电电磁脉冲的电磁感应和静电感应;将分开的仪表装置通过等电位连接,以减少控制系统的设备在金属构件与设备之间或设备与设备之间因雷击产生的电位差。
4 控制室的静电防护
静电在工程中的应用:静电除尘、静电喷涂、静电净化、静电复
印等。
4.1 静电放电的特点
(1)由于静电放电的时间是ns级的峰值电流可达数十安培,所以说瞬间的功率十分巨大。
(2)由于电流波形的上升时间很短,即di/dt很大,所以可以感应出几百伏乃至上千伏的高电位,从而产生出强电场。
由于电流脉冲上升时间极快,持续时间极短,所以产生的静电放电电磁脉冲其能量足以使电子部件中敏感元件损坏。
4.2 控制室静电防护的基本措施
防止控制系统和电路不受静电放电的干扰和破坏,控制室的设计即静电防护工作区的建立应采取的基本方法,一般有:
(1)抑制干扰源,减小或消除源头上的静电积累。
防止静电的产生是最彻底的方法,从产生静电的原理看,应该从降低有关物体的绝缘度着手,使两物体即使摩擦也不产生或少产生静电。
(2)铺设具有一定电阻率的防静电地面,它不仅可以导出人体静电,也为活动的设备提供了静电接地的条件。
(3)操作人员宜穿防静电制服。
防静电制服通常是由导电纤维或经抗静电改性的织物制成。
用于防止人体静电的积累。
(4)操作人员穿防静电鞋也是一种可行的措施。
因为人是导体,在人体静电防护中最主要的措施是保证人体始终静电接地。
(5)控制柜以及电缆的屏蔽层都必须保持良好的接地。
(6)设置温、湿度控制。
上述诸措施中,控制控制室的温度和湿度和防静电地面的设置和接地必须在控制室的设计阶段提前考虑。
参考文献
[1] 林国荣.电磁干扰及控制[M].电子工业出版社.
[2] 刘兴顺.建筑物电子信息系统防雷技术设计手册[M].中国建筑工业出版社.
[3] 刘尚合,武占成.静电放电及危害防护[M].北京邮电大学出版社.。