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浅议自动化控制系统抗干扰【摘 要】自动化控制系统抗干扰。一是电源抗干扰，二是接地抗干扰技术。对于自动化控制系统的调试维护有着一定的借鉴。 【关键词】自动化控制系统；抗干扰 现代化的工业，无一例外的使用自动化控制系统。国际上比较流行的品牌有美国的GE、德国的西门子、法国的施耐德等等；国内比较流行的品牌有和利时、新华等等。虽然品牌众多，但是究其原理却大同小异，而且各有设计的侧重点，不论哪种系统，经过多年来不断的改进，其稳定性、可靠性和准确性都已非常完善。但是对于现场安装的控制系统，以上所述的性能都无一例外的有所下降，笔者经过大量的安装调试维护工作之后，总结了一些控制系统抗干扰的经验。 一、自动化控制系统的电源抗干扰 不论是进口的还是国产的控制系统，对电源的要求都非常严格，控制系统实现对现场信号的实时监测，对现场进行实时控制，因此要求系统的电源能够保证连续不间断供电。故大多数控制系统采用双路冗余电源，在一路电源故障时能够实现无扰切换。 为了增加系统的可靠性，有些操作系统还接入了UPS不间断电源。选用UPS时要考虑电源的品质，通常对电源的要求为：电压单相220VAC±15%，频率50Hz±1Hz，波形失真率＜3%,且零地电压要小于1VAC;这是由于现在的控制系统内部的芯片工作电压都很低，过大的零地电压可能导致芯片工作异常，甚至导致电子电路的损毁。 如何解决零地电压过高的问题，首先要分析零地电压产生的基本原理：零线电压，为零线电流，为零线电抗，为导线电导率，为线长，为导线截面积。由于线与线之间产生耦合电感和电容，高次谐波一定在零线、地线之间产生出高频电流，同时可以提高零地电压。通过对比分析，认识了零地电压产生的原因，就可以找到解决方法： 缩短零线长度，增大零线截面积。根据零线电压公式，当减小L，增大S，随之减小，零地电压也随之降低。这种方法效果明显，但是受现场的实际情况限制，需在设计构想之初认真研究，不然就难以再次进行改变。 对于UPS，在逆变器正常运行阶段，从理论上讲，UPS输入端零线的电流显示应该为零。可是因为控制室接入的动力缆通过的都是大电流，每根电缆基本都存在诸多电磁干扰，而大多数的电缆在一起捆着，又需要跨越较长的线路，所以导致大量的高频干扰产生并互相作用，高频干扰电流从零线和地线通过必然产生零、地两线间的压降。具体操作时把UPS的火线、零线和地线保持一定间距，其距离需要控制在20cm到40cm之间。尽量使另外的动力电缆远离UPS零线，零线和地线应该采取铠装屏蔽电缆。这种方法不必增加投入，但在设计施工时需要充分考虑，而且控制室所有附带必要装置的变动很容易使电磁干扰环境改变，有可能导致零地电压漂移不定，难以从本源方面解决根本问题。 在UPS的负载端添加隔离变压器，然后把隔离后的零线与地接入，实践证明这种接入方法是很有效的。因为经过隔离后的零线与地相接，绝对保障所负载的零地电压在安全值内，而且不会对UPS及供电回路产生影响。前面所述的各种高频电磁干扰，都会在进入UPS时通过滤波回路消除。 我们采用在UPS负载端加配隔离变压器，同时把隔离后的零线与地接入的方法，能够有效的保护控制系统的芯片，保证控制系统的稳定可靠。 二、自动化控制系统的接地抗干扰 要想了解接地抗干扰技术，首先要了解“地”“接地”的概念 大地是一个电阻非常低，电容量非常大的物体，拥有吸收无限电荷的能力，并且在吸收大量电荷后仍保持电位不变，因此作为电气系统中的参考电位体。 与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地极。如图所示，当流入地中的电流I通过接地极向大地做半球形散开时，由于半球形的球面在距离接地极越近的地方越小，越远的地方越大，所以在距离接地极越近的地方电阻越大，而在距离接地极越远的地方电阻越小。试验证明，在距单根接地极或碰地处20米以上的地方，实际电阻可以忽略，电位基本为零。该电位即为“电气地”或称“地电位”地电位是指流散区以外的区域，在接地极分布很密的地方，很那存在电位等于零的电气地。 将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极称为“接地”。将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极称为“接地”。 为了理解接地的目的，我们先介绍一下自动化控制系统应用中所面临的几种干扰。干扰又叫噪声，是窜入或叠加在系统电源、信号线上与信号无关的电信号。干扰会造成测量的误差，严重的干扰（如雷击、大的串模干扰）可能会造成设备损坏。 在被控制现场往往有很多的信号同时接入计算机，无论这些信号线是从电缆槽还是电缆管布置，定有多根电缆共同布置，这些信号之间均有分布电容存在，会通过这些分布电容将干扰加到别的信号线上，同时，在交变信号线的周围会产生交变的磁通，而这些交变磁通会在并行的导体之间产生电动