电控中的干扰与抗干扰措施

陈政宇

【摘要】信号干扰在电气自控系统中是一种非常常见而又比较难以避免的问题，如不采取措施加以处理，可能会产生比较严重的后果，尤其是在有着弱信号的系统中，信号干扰可能会造成失真甚至系统瘫痪的情况。本文就系统中常见的几种电控信号干扰及其应对措施进行一些简要说明。

【关键词】电子控制信号干扰 抗干扰措施

一 抗干扰技术设计上的基本原则

抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。

1 所谓抑制干扰源就是在干扰源处采取措施减小干扰源，这是所有抗干扰技术中最根本上的措施，最重要的原则。对于减小干扰源，主要是在干扰源两端并联电容。其原理在于流过电容器的电流I=C×du/dt，与du/dt成正比，du/dt越大的干扰，流过C的电流就越大，因此被旁路，可以达到减小干扰的目的。其常用常用措施如下：

（1） 继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。

（2） 在继电器接点两端并接火花抑制电路，减小电火花影响。

（3） 布线时避免 90 度折线，减少高频噪声发射。

（4） 可控硅两端并接 RC 抑制电路，减小可控硅产生的噪声。

2 按照干扰的传播途径，我们一般把干扰分为传导干扰和辐射干扰两类。前者是指导线传播到敏感器件的干扰，后者则是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。

（1） 对于传导干扰，我们一般采取在导线上安装滤波器的方法来切断干扰噪声的传播，因为干扰噪声与我们需要信号的频带不同，所以可以通过滤波器的滤波作用来“净化”信号。

（2） 而针对辐射干扰，一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感器件上加屏蔽罩，尽可能的减小其影响。

3 提高敏感器件的抗干扰能力。随着科学技术的不断发展，电子器件的制造工艺日趋成熟，电控器件的敏感度也在不断提升当中。

二 设备中常见的干扰与应对措施

电控系统往往包含了一些变频器，电机、控制卡及各种类型的PLC，它们都处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，所以在运行中常常受到很多干扰。

1 电源的干扰

电控系统使用的电源一般是由电网的工频交流电源经降压、整流等环节后提供。由于电网的影响以及生产现场大容量电气设备的开停，都会使交流电压含有高频分量，浪涌电压、尖脉冲电压或发生较大幅度的电压波动，这种干扰通过电源途径影响数控机械的电控系统的正常工作。为了减小电源波动带来的影响，在电源输入端增加滤波和防止瞬间高压的处理电路。采用DC-DC电源模块将处理器最小用户系统和蓄电池隔离，防止干扰信号直接从地线窜入，电路板设计时采用三端稳压器件（7805），对单板机系统，将输入电压稳压在+5V电压输出，为板内元器件供电，该设计可有效提高控制系统的抗干扰性能。设计电路如图1所示。

2 数据通道的干扰

电控系统中往往有数字量信号、模拟量信号的交互，传感器电路和其传送线可能产生一些杂乱的交变信号叠加在输出信号和反馈输入信号上，这就造成数据通道的干扰，严重时会使系统产生误动作。为削弱该干扰，在系统输入输出电路中可以采用一些必要的滤波器，另外在软件上可以采用一些滤波算法，在软件层面上消除干扰。

3 电磁辐射的干扰

电控系统中用到的大电机、电抗器、磁力开关和大电流载流导线等等都是很强的磁场干扰源。电磁辐射的干扰往往会使电控系统和伺服系统的控制出现异常。

为减弱电磁辐射对电控系统的干扰，必须采用一些必要的接地抗干扰技术和屏蔽技术。

4 导线间相互耦合造成的干扰

電控系统中的走线如果没有注意防干扰的话，导线间往往会因为相互耦合而造成干扰，故系统中交流输入，输出信号与直流输入、输出信号要分别使用各自的屏蔽电缆；伺服电机驱动器之间的交流输入线必要时要加屏蔽磁环；I/O输入模块的输入线必须加上屏蔽磁环。

结束语

信号干扰在实际线路中的影响是非常严重的，电控装置恶劣的工作环境要求其必须具有较强的抗干扰能力，而对于一个实际应用中的控制系统，要完全克服这些干扰是不现实的，所以要尽可能在电路构造，制作工艺，电源处理等方面整体进行优化处理，才会收到较为令人满意的抗干扰效果。本文就几种常见干扰的产生原因与防范措施进行了简单的说明。

参考文献：

1 谭德荣等 电控发动机控制系统抗干扰技术研究 2014.10 《山东内燃机》

2 郑晓燕 抗干扰技术在电控系统的应用 2013. 7 《城市建设理论研究》

3 孙世宁 电控装置干扰及其抑制措施 2005.5 《自动化仪表》