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关于控制系统类论文范例,与自动化控制系统抗干扰相关发表论文
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【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.
本篇论文出处:http://www.sxsky.net/yixue/010338211.html
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
关于控制系统类论文范例
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势,这也会造成线路上的干扰.
工程中我们采用的方法有隔离、屏蔽、绞线等方法,这些方法在设计时充分考虑线缆的型号和布置路线就可完全实现,而最有效、最关键的方法是通过接地抗干扰.抗干扰接地分为逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地.
逻辑地：也叫主机电源地,是控制系统中计算机内部的逻辑电平负端公共地,它同时也是系统内部电信号和电路运算的基准参考电平.需接入公共接地极.
系统地：系统基准地,通常也是系统电源地（24V、5V负端）,为控制系统信号及内部电路提供的一个基准地（零电位）,也要接入公共接地极.
信号回路接地：各变送器的负端接地、开关量信号的负端接地等,是控制系统对外界信号输入\输出的信号基准参考电平.
屏蔽接地：也叫模拟地,是为了避免电磁场对仪表和信号的干扰而采取的屏蔽网接地.必须单端接地,且需要接入公共接地级.
控制系统中的模拟通道和数字通道应当采用各通道接地线并联后再接地,并联接地中各电路的地电位只与其自身的地线阻抗和地电流有关,互相之间不会造成耦合干扰.在我们的工业现场,多路模拟信号采用屏蔽双绞线接至控制系统,所有模拟信号源都浮置,模拟输入信号采用一点接地,接地点选在控制系统的模拟地GA上.屏蔽层采用并联一点接地接到模拟地上,这种方法靠双绞线抑制磁场耦合干扰,屏蔽层屏蔽电场干扰,不会引入其他噪声,可靠性好.所有模拟电路的地线并联于GA点,用一根具有绝缘皮的低阻抗导线,将模拟地接到专为控制系统埋设的独立接地体上；控制系统的数字地也应并联与一点GD,用一根具有绝缘皮的低阻抗导线,将数字地接到专为控制系统埋设的独立接地体上；控制系统的外设地线也应并联于该独立接地体上.我们要求埋设专门的独立安全保护地,并把设备和系统的保护地并联接独立安全保护地.按照国家标准,控制系统的安全保护地线接地电阻要<4Ω.
在工业现场,控制系统的接地点应远离防雷接地点15米以上,并且在控制系统接地点15米以内,应避免使用焊机等电流较大且电流不稳定的设备；如必须使用,应采用与控制系统分别接地的电源,且焊机焊线的负端应与焊点尽量接近,避免焊体由于通过电流部分过长而导致焊体电压过高.其原因为当雷击发生时或者焊机工作时,有极大电流通过防雷接地点或者焊体接地点,在瞬间抬高了接地点附近的电压,如果控制系统接地点距离过近,就会抬升系统的逻辑地,此时运算电路的基准电位被抬高,在运算电路的一些放大器回路中就会有一个以被抬高的基准电位为零电位的电压,而一旦干扰的电流消失,系统的逻辑地瞬间回到大地的电位,运算电路的基准电位回到零位,而放大器回路中的电势还基本保持不变,其电压就是
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