隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，熱控控制系統(tǒng)的硬件水平不斷提高，現(xiàn)在新建或改造機(jī)組普遍使用PLC系統(tǒng)作為熱控系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)方式，其穩(wěn)定的性能使熱控系統(tǒng)的可靠性得到了很大的提高。但是還是有一些外部因素使控制系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)算錯(cuò)誤，小至指示不準(zhǔn)確，大到保護(hù)誤動(dòng)作。而外部干擾的問(wèn)題就是其中的一個(gè)主要因素，一方面我們要求設(shè)備廠家不斷提高設(shè)備的抗*力，另一方面我們也要在工程設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)中高度重視，多方配合來(lái)共同解決問(wèn)題，以求系統(tǒng)、有效地提高控制系統(tǒng)的抗*力。 

一、干擾的分類(lèi)和基本原理  

熱控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境十分復(fù)雜，被測(cè)量的參數(shù)一般被轉(zhuǎn)換成微弱的低電壓、低電流信號(hào)，還要通過(guò)長(zhǎng)距離的傳輸才到達(dá)控制系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行處理。因此在信號(hào)采集中經(jīng)常出現(xiàn)一些與被測(cè)信號(hào)無(wú)關(guān)的電壓或電流信號(hào)，這種無(wú)關(guān)的電壓或電流信號(hào)我們一般統(tǒng)稱(chēng)為干擾。  

干擾的類(lèi)型通常按照干擾產(chǎn)生的原因、干擾模式和干擾波形性質(zhì)的不同進(jìn)行劃分。按照產(chǎn)生的原因可以分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按照波形性質(zhì)又可分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按照干擾模式可分為共模干擾和差模干擾，這是一種比較常用的分類(lèi)方法，也是本文討論的重點(diǎn)。  

共模干擾是指信號(hào)線上共有的干擾信號(hào)，是由信號(hào)的接地端對(duì)控制系統(tǒng)接地端存在一定的電位差引起的，不同干擾源在信號(hào)線上感應(yīng)的共態(tài)電壓迭加形成了這種干擾，在兩條信號(hào)線上形成的干擾信號(hào)的周期和幅值基本相等。共模干擾的產(chǎn)生是由于在大地中各個(gè)不同點(diǎn)之間往往存在電位差，而熱控系統(tǒng)信號(hào)線可能存在兩個(gè)以上的接地點(diǎn)，這樣就會(huì)將不同接地點(diǎn)的電位差(Ec)引入測(cè)量系統(tǒng)（如圖1所示）；另外通過(guò)靜電耦合的方式也可能在信號(hào)兩輸入端感應(yīng)出對(duì)地的共同電壓。這兩種干擾都是以共模干擾的形式出現(xiàn)的。  

差模干擾是指作用或疊加于測(cè)量信號(hào)線兩極上的干擾信號(hào)，主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)線之間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，一般是頻率較高的交變信號(hào)。由于這種干擾信號(hào)直接疊加在測(cè)量信號(hào)上，所以直接影響到測(cè)量和控制的精度。DDC、PLC系統(tǒng)、信號(hào)電纜及測(cè)量設(shè)備在回路中形成一個(gè)閉合的回路，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)這個(gè)回路是處于一個(gè)由大功率變壓器、交流電機(jī)、動(dòng)力電纜等強(qiáng)電設(shè)備產(chǎn)生的很強(qiáng)的交變磁場(chǎng)，這個(gè)交變磁場(chǎng)就會(huì)在閉合的儀表回路中產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓，這個(gè)感應(yīng)電壓的大小是與閉合回路的面積、磁通密度成正比的。 

二、干擾的主要來(lái)源

1、控制機(jī)柜內(nèi)部的干擾  

機(jī)柜內(nèi)部的干擾主要來(lái)源于機(jī)柜內(nèi)部的元器件、不合理走線、系統(tǒng)接線等因素。  PLC模板內(nèi)部元器件及電路間可能產(chǎn)生電磁輻射，例如邏輯電路相互輻射及其可能對(duì)模擬電路產(chǎn)生影響，這些都會(huì)對(duì)模板帶來(lái)一定的干擾。  

系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)部走線的數(shù)量是相當(dāng)大的，包括電纜和內(nèi)部二次線，由于空間有限，一般不會(huì)考慮在機(jī)柜內(nèi)部將強(qiáng)電和弱電信號(hào)分開(kāi)布置，而是一起捆扎布置在走線槽中。電源線、外回路供電信號(hào)線產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)就會(huì)對(duì)一般的模擬量信號(hào)線產(chǎn)生干擾。 

 控制系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行后，接線端子都會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，另外加上環(huán)境溫度和濕度在一年四季的變化，就會(huì)使接線端子和電纜線、二次線這些不同金屬結(jié)合的部位出現(xiàn)熱電勢(shì)或由金屬腐蝕造成的化學(xué)電勢(shì)，這些電勢(shì)在處于信號(hào)回路中時(shí)就會(huì)成為干擾信號(hào)。  

2、  接地產(chǎn)生的干擾  

良好的接地可以有效抑制電磁干擾的影響，而且能夠抑制設(shè)備向外系統(tǒng)發(fā)出干擾，但是如果系統(tǒng)接地錯(cuò)誤或者出現(xiàn)異常，就很可能引入較大的干擾信號(hào)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使整個(gè)控制系統(tǒng)無(wú)法工作。  

控制系統(tǒng)的接地一般包括系統(tǒng)接地、信號(hào)接地、電源接地等，接地系統(tǒng)混亂對(duì)控制系統(tǒng)的干擾主要是由于各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在電位差，引起環(huán)路電流，影響系統(tǒng)的正常工作。 

3、  信號(hào)線引入系統(tǒng)的干擾  

這是我們現(xiàn)場(chǎng)zui為常見(jiàn)的一種干擾。信號(hào)線將就地信號(hào)輸入到控制機(jī)柜，其經(jīng)過(guò)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境十分復(fù)雜，極其容易產(chǎn)生干擾。信號(hào)選型不當(dāng)、模擬量信號(hào)線距離大電流電纜太近都可能被外部磁場(chǎng)產(chǎn)生差模干擾，直接迭加在信號(hào)回路中進(jìn)入系統(tǒng)。另外電纜線在現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似的干擾，因?yàn)殡娎|線的振動(dòng)就相當(dāng)于使一個(gè)閉合的回路在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電磁感應(yīng)的原理分析，是很容易產(chǎn)生感應(yīng)電流的。  

信號(hào)線屏蔽處理不當(dāng)可能帶來(lái)更為嚴(yán)重的干擾。例如電纜屏蔽層兩端接地就會(huì)由于兩端的電位差在屏蔽層上產(chǎn)生電流；另外屏蔽層與大地構(gòu)成閉合環(huán)路，在外部交變磁場(chǎng)的的作用下也會(huì)在屏蔽層上出現(xiàn)感應(yīng)電流。這些電流通過(guò)屏蔽層合電纜芯線之間的耦合產(chǎn)生信號(hào)干擾。特別是在夏季雷雨季節(jié)，由于這種電纜屏蔽處理不當(dāng)，在雷擊時(shí)會(huì)由信號(hào)線將很大的地線電流引入系統(tǒng)，造成系統(tǒng)癱瘓。 

電磁干擾的來(lái)源很多，除去上述來(lái)源外，還有空間輻射帶來(lái)的干擾，比如無(wú)線電通訊、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等干擾源帶來(lái)的干擾，這種干擾的強(qiáng)弱與輻射頻率關(guān)系很大。另外控制系統(tǒng)的電源也可能帶來(lái)干擾，由于我們現(xiàn)在控制系統(tǒng)一般采用UPS電源作為備用工作電源，所以這方面的干擾因素不斷減少，但在實(shí)際工作中依舊不能忽視這方面的設(shè)計(jì)要求。 

三、抑制干擾的措施  

從上述分析來(lái)看，電磁干擾是十分復(fù)雜的，要根本消除電磁干擾對(duì)控制系統(tǒng)的影響基本上是不可能的，因此我們只能說(shuō)在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)要充分考慮干擾來(lái)源，以采取必要的措施來(lái)抑制干擾的影響。 

1 選擇正確的系統(tǒng)接地方式，完善系統(tǒng)接地  

接地的目的通常有兩個(gè)，一是為了安全，二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是熱控控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。  

系統(tǒng)接地的方式一般可分為：浮地方式、直接接地方式和電容接地方式三種。對(duì)現(xiàn)在普遍使用的熱控PLC系統(tǒng)而言，屬于低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號(hào)電纜分布電容和輸入模板濾波等的影響，信號(hào)交換頻率一般都低于1MHz，所以集中布置的PLC系統(tǒng)信號(hào)接地線采用星型接地方式。在系統(tǒng)中心接地機(jī)柜內(nèi)設(shè)置接地母排，用較大截面銅導(dǎo)線連接到系統(tǒng)接地點(diǎn)，而且控制系統(tǒng)接地點(diǎn)與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)相距15m以上。  

信號(hào)線屏蔽層應(yīng)在PLC控制系統(tǒng)側(cè)接地，以保證整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)的參考地的接地電位是一致的，避免由于在現(xiàn)場(chǎng)側(cè)接地造成地環(huán)路，引入共模干擾。信號(hào)線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對(duì)絞總屏電纜連接時(shí)，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理，同時(shí)選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)連接。 

2 電纜的正確選擇和施工可有效減少干擾  

對(duì)于不同的信號(hào)要選用不同的電纜進(jìn)行傳輸。PLC系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)量信號(hào)的傳輸信號(hào)理論上可以不用屏蔽電纜，但是嚴(yán)禁用同一根電纜的不同芯線同時(shí)傳輸動(dòng)力電源和信號(hào)，即使是不長(zhǎng)期帶電的指令信號(hào)也不能和無(wú)源輸入的干接點(diǎn)信號(hào)共用同一根電纜。但是如果開(kāi)關(guān)量信號(hào)線的輻射路徑要經(jīng)過(guò)強(qiáng)電流設(shè)備空間或距離較遠(yuǎn)時(shí)要考慮使用計(jì)算機(jī)屏蔽電纜。當(dāng)然如果條件允許，所有的開(kāi)關(guān)量信號(hào)電纜都使用計(jì)算機(jī)屏蔽電纜會(huì)使系統(tǒng)的抗*力得到很大的提高。 

對(duì)于模擬量信號(hào)電纜必須使用屏蔽電纜。這種電纜的信號(hào)導(dǎo)線是扭絞在一起的，一是可以大大減少信號(hào)回路包圍的面積，二是兩根信號(hào)線到干擾源的距離大致相等，導(dǎo)線分布電容也基本相等，減少了感應(yīng)耦合進(jìn)入信號(hào)回路的差模干擾。  

施工過(guò)程中信號(hào)電纜應(yīng)按照傳輸信號(hào)種類(lèi)分層敷設(shè)，至少要保證信號(hào)線和大電流電纜的分層敷設(shè)，如果由于空間問(wèn)題不能保證信號(hào)線與大電流電纜的有效距離（不小于60CM），可以考慮在信號(hào)線外套用金屬管等屏蔽措施以減少干擾。通過(guò)環(huán)境振動(dòng)較大的信號(hào)電纜要采取可靠的固定措施，防止電纜因振動(dòng)而形成在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于控制機(jī)柜內(nèi)部的電纜或二次線，不要破壞信號(hào)電纜的紐絞形式，機(jī)柜內(nèi)部的電源線、模擬量信號(hào)線、開(kāi)關(guān)量信號(hào)線分開(kāi)捆扎、分層布置，不同的信號(hào)不要使用同一個(gè)信號(hào)接插件。 

3 良好的維護(hù)可以有效減少干擾的產(chǎn)生  

在熱控系統(tǒng)維護(hù)中，不僅要定期對(duì)系統(tǒng)接地電纜進(jìn)行絕緣測(cè)試，還要對(duì)信號(hào)電纜屏蔽層進(jìn)行對(duì)地絕緣測(cè)試，防止因?yàn)殚L(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中電纜屏蔽層出現(xiàn)多點(diǎn)接地現(xiàn)象。  

加強(qiáng)對(duì)控制系統(tǒng)環(huán)境溫度和濕度的認(rèn)識(shí)，這些因素大幅度的變化會(huì)導(dǎo)致機(jī)柜內(nèi)部出現(xiàn)溫度和化學(xué)效應(yīng)導(dǎo)致干擾的出現(xiàn)，因此必須將環(huán)境溫度和濕度按照廠家要求控制在一定范圍之內(nèi)。  

對(duì)控制系統(tǒng)卡件、機(jī)箱、電源定期進(jìn)行清灰可以有效減少機(jī)柜內(nèi)模板之間干擾的產(chǎn)生，接線端子良好的緊固也可以有效減少熱電勢(shì)帶來(lái)的干擾。   

四、結(jié)束語(yǔ)  

以上認(rèn)識(shí)是在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作中得到的一些經(jīng)驗(yàn)，幾種抗干擾的措施基本能夠消除現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)的影響，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。系統(tǒng)的干擾問(wèn)題是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，因此在抗干擾設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制干擾。隨著理論和工程實(shí)踐的發(fā)展，還會(huì)有更多的抗干擾措施應(yīng)用到實(shí)際工作中，這里僅就在實(shí)際工程中經(jīng)常采用的幾種方法作一下簡(jiǎn)單的介紹，希望能夠給大家在工程實(shí)際中提供一些幫助。

                                                         濟(jì)南工達(dá)技術(shù)部 徐工