浅谈工控机电源抗干扰技术
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。
浅谈工控机电源抗干扰技术
浅谈工控机电源抗干扰技术1. 电网尖峰脉冲干扰的防治工控机工作现场的电网污不稳定。
对工控机来说,危害最严重的是电网尖峰脉冲干扰。
在大量使用晶闸管设备、电动机等地方,这种尖峰干扰为害尤厉。
其幅度大的可达数百伏甚至上千伏,而脉宽一般为μS数量级。
雷电也常以尖峰脉冲方式入侵。
尖峰脉冲幅度很大时,会破坏工控机开关电源输入滤波器、整流器甚至主振管。
再加之其频谱很宽,也会窜入计算机造成干扰。
对尖峰脉冲干扰的防治方法,主要有滤波法、隔离法、吸收法和回避法。
1.1 滤波法主要是采用电源滤波器滤除尖峰干扰。
图1示出了典型的电源滤波器原理图。
L1、L2是绕在同一铁心上的共模轭流圈,对共模形式的干扰呈现很大的阻抗,而对工频和常模形式的干扰电感为零。
因此对图2所示的形成常模形式的尖峰干扰无效。
但电容C1、C2、C3却对其有一定的衰减。
1.2隔离法采用1∶1隔离变压器供电是传统的抗干扰措施,对电网尖峰脉冲干扰有很好的效果。
它抗干扰的原理是原边对高频干扰呈现很高的阻抗,而位于原边、副边绕组之间的金属屏蔽层又阻隔了原、副边所产生的分布电容,因此原边绕组只有对屏蔽层的分布电容存在,高频干扰通过这个分布电容而被旁路入地。
1.3 吸收法吸收工控机电源进线上的尖峰脉冲采用TVS(Transient V oltage Suppressor)。
TVS又称TVP(瞬变电压抑制器)。
TVP是一种特殊的稳压二极管。
当它的两端经受瞬间的高能量冲击时,它能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗,吸收一个瞬间大电流,从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上,保护了后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。
正因为如此,其防雷效果也很好。
它对于电网的尖峰脉冲电压和雷电叠加电压等等干扰超过其额定的VC数值量,都能有效的吸收1.4 回避法就是拉专线供电方法。
对于大型动力设备集中且干扰很大的工业现场,应当尽量少使用现场工频电源。
采用非动力供电线路供电或者直接从非动力低压变压器"根部"拉专线供电的办法,避开大负荷动力线,减少电网干扰。
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中不可或缺的重要组成部分，它通过对生产过程进行监控和调节，实现自动化运行，提高生产效率，降低成本，提升产品质量。
随着工业生产环境的复杂化和环境干扰的增加，工业自动化控制系统对于抗干扰能力的要求也越来越高。
本文将就工业自动化控制系统的抗干扰技术进行分析。
工业生产现场存在各种各样的干扰因素，如电磁干扰、温度变化、振动、噪声等，这些干扰因素会对自动化控制系统的稳定性和可靠性产生严重影响。
提高工业自动化控制系统的抗干扰能力，对于确保生产的安全稳定运行至关重要。
抗干扰技术的研究和应用不仅可以提高自动化系统的可靠性和稳定性，还可以降低系统的维护成本和减少因干扰引起的生产事故，对于提高工业生产效率和产品质量有着积极的推动作用。
1. 电磁抗干扰技术工业生产现场存在大量的电磁干扰源，如电机、变频器、高频设备等，它们会对控制系统的传感器、执行器和通讯设备产生电磁辐射干扰和电磁感应干扰。
电磁抗干扰技术主要包括屏蔽和滤波技术、接地技术、线路布置技术等。
通过合理的电磁屏蔽和滤波设计，可以有效的削弱外部电磁干扰对系统的影响，提高系统的抗干扰能力。
2. 抗振动和抗震动技术工业生产现场存在各种振动和震动干扰，如重锤冲击、机械震动、输送带颤动等，这些振动和震动干扰会对控制系统的测量和执行设备产生影响，降低系统的精度和可靠性。
抗振动和抗震动技术主要包括机械减振设计、系统抗震技术、信号滤波技术等。
通过合理的结构设计和信号处理技术，可以有效的抑制振动和震动对系统的干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
工业生产现场存在高温、低温等各种温度变化干扰，这些温度变化会对控制系统的传感器和执行器产生影响，降低系统的测量和执行精度。
温度抗干扰技术主要包括传感器和执行器的温度补偿技术、隔离保护技术、热稳定技术等。
通过合理的温度补偿和隔离保护设计，可以有效的提高系统的抗温度变化能力，保证系统的稳定运行。
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。
关于工业自动化控制系统的抗干扰技术
汇报人： 2023-12-28
目录
• 工业自动化控制系统概述 • 抗干扰技术的重要性 • 抗干扰技术的分类与原理 • 抗干扰技术在工业自动化控制
系统中的应用 • 结论与建议
01
工业自动化控制系统概述
定义与特点
定义
工业自动化控制系统是一种利用计算 机技术、控制理论、自动化设备等实 现对工业生产过程的自动监测、控制 、优化和管理的系统。
扰对系统的影响。
接地技术
通过合理的接地设计，降低地 线电位差，减小电流对系统的
干扰。
电源滤波
在电源入口处设置滤波器，滤 除高频噪声，提高电源的稳定
性。
隔离技术
通过光电耦合器等隔离元件， 将输入输出信号进行隔离，防
止干扰信号的传播。
软件抗干扰技术
数字滤波
通过软件算法对输入信号进行滤波处理，消 除噪声干扰。
通过采用抗干扰技术，有效抑制了生产线中强磁场、强电流等因素对控
制系统的影响，提高了生产效率和产品质量。
02
电力系统的远程监控系统
在远程监控系统中应用抗干扰技术，有效降低了电力线、高压设备等产
生的电磁干扰对监控数据的影响，保证了远程监控的准确性和稳定性。
03
化工生产过程中的自动化控制系统
针对化工生产过程中存在的复杂干扰因素，采用抗干扰技术提高了自动
在选择工业自动化控制系统的设备时，应优 先选择具有较强抗干扰能力的设备，以确保 系统在复杂环境下能够稳定运行。
对于已经投入使用的工业自动化控 制系统，如发现存在干扰问题，应 及时采取相应的抗干扰措施进行改 进，以提高系统的稳定性和可靠性 。
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工控机抗干扰措施
０引言工业现场各种动力设备在不断地启停运行。
使得现场环境恶劣，电磁干扰严重。
工业控制计算机在这样的环境里面临着巨大的考验。
可以说我们研制的工业控制系统能否正常运行，并且产生出应有的经济效益，其抗干扰能力是一个关键的因素。
因此，除了整个系统的结构和每个具体的工控机都需要仔细设计硬件抗干扰措施之外，还需要注重软件抗干扰措施的应用。
我们在多年的工业控制研究中，深感工业现场意外因素太多并且危害很大。
有时一个偶然的人为或非人为干扰，例如并不很强烈的雷击，就使得我们自认为无懈可击的硬件抗干扰措施无能为力，工控机死机了（即程序跑飞了）或者控制出错了（此时CPU内部寄存器内容被修改或者RAM和I/O口数据被修改）。
这在某些重要的工业环节上将造成巨大的事故。
使用软件抗干扰措施就可以在一定程度上避免和减轻这些意外事故的后果。
软件抗干扰技术就是利用软件运行过程中对自己进行自监视，和工控网络中各机器间的互监视，来监督和判断工控机是否出错或失效的一个方法。
这是工控系统抗干扰的最后一道屏障。
1 工控软件的结构特点及干扰途径在不同的工业控制系统中，工控软件虽然完成的功能不同，但就其结构来说，一般具有如下特点：* 实时性：工业控制系统中有些事件的发生具有随机性，要求工控软件能够及时地处理随机事件。
* 周期性：工控软件在完成系统的初始化工作后，随之进入主程序循环。
在执行主程序过程中，如有中断申请，则在执行完相应的中断服务程序后，继续主程序循环。
* 相关性：工控软件由多个任务模块组成，各模块配合工作，相互关联，相互依存。
* 人为性：工控软件允许操作人员干预系统的运行，调整系统的工作参数。
在理想情况下，工控软件可以正常执行。
但在工业现场环境的干扰下，工控软件的周期性、相关性及实时性受到破坏，程序无法正常执行，导致工业控制系统的失控，其表现是：* 程序计数器PC值发生变化，破坏了程序的正常运行。
PC值被干扰后的数据是随机的，因此引起程序执行混乱，在PC值的错误引导下，程序执行一系列毫无意义的指令，最后常常进入一个毫无意义的“死循环”中，使系统失去控制。
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【摘要】工业自动化控制系统在现代工业生产中起着重要作用，但受到各种干扰的影响。
本文从抗干扰技术的重要性入手，分析了常见的干扰源及抗干扰技术的分类。
在硬件层面上，采用隔离、滤波等技术可以有效抑制干扰；在软件层面上，采用信号处理、滤波算法可以提高系统稳定性。
文章探讨了工业自动化控制系统抗干扰技术的发展趋势，应用意义和未来发展方向。
通过对抗干扰技术的研究，可以提高工业自动化系统的可靠性和稳定性，推动工业生产效率的提升。
【关键词】工业自动化控制系统、抗干扰技术、重要性、干扰源、分类、硬件、软件、发展、趋势、应用意义、展望、未来、技术、控制系统、自动化、抗干扰、发展方向1. 引言1.1 工业自动化控制系统的抗干扰技术分析如今，工业自动化控制系统在生产过程中起着至关重要的作用，可以实现生产过程的自动化、智能化和高效化。
随着工业环境的复杂性和干扰源的增多，控制系统面临着越来越严重的干扰问题。
干扰会导致系统失效、数据错误、生产质量下降甚至安全事故发生，因此抗干扰技术对工业自动化控制系统的稳定运行至关重要。
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，探讨其重要性、常见的干扰源、抗干扰技术的分类以及硬件和软件层面的具体应用。
将对工业自动化控制系统抗干扰技术的发展趋势进行展望，探讨其在实际应用中的意义以及未来的发展方向。
通过本文的介绍和分析，希望能够增进对工业自动化控制系统抗干扰技术的理解，为实际工程应用提供参考和借鉴。
2. 正文2.1 抗干扰技术的重要性抗干扰技术的重要性在工业自动化控制系统中是至关重要的。
因为现代工业环境中存在着各种各样的干扰源，如电磁干扰、振动干扰、温度变化等，这些干扰源会导致控制系统的误动作或不稳定性，严重影响生产效率和产品质量。
提高抗干扰能力可以有效保障工业自动化系统的正常运行。
抗干扰技术可以提高系统的稳定性和可靠性。
通过采用合适的抗干扰技术，可以有效减少干扰对系统的影响，保证系统平稳运行，减少故障率，提高系统的可靠性。
试析工业自动化控制系统的抗干扰措施
研究展望
随着工业自动化技术的不断发展，工业自动化控制系 统的抗干扰技术也将不断进步。未来，我们需要进一 步深入研究各种新型的抗干扰技术，如人工智能、物 联网、5G通信等在控制系统中的应用，提高控制系统 的智能化和自适应性。
• 在本文中，我们介绍了工业自动化控制系统的几种常见干扰源和相应的抗干扰措施。通过分析和比较，我 们发现每种干扰源都有其独特的干扰特性和应对策略，需要根据具体情况选择合适的抗干扰方法。
• 针对不同类型的干扰源，我们分别采用了不同的抗干扰措施，如电磁屏蔽、滤波、接地、隔离等。这些措 施可以有效降低干扰对控制系统的影响，提高系统的稳定性和可靠性。
滤波技术
01
02
03
电源滤波
在电源电路中加入滤波器 ，以抑制电源噪声对其他 电路的干扰。
信号滤波
在信号传输通道中加入滤 波器，以滤除不需要的信 号频段，提高信号的抗干 扰能力。
电磁兼容滤波
针对电磁兼容性问题的滤 波器，可有效抑制电磁噪 声，提高系统的电磁兼容 性。
隔离技术
物理隔离
将干扰源与被干扰对象在物理空间上隔离开来，以避免电磁场、电流等引起的干扰。
电隔离
采用隔离变压器、光电耦合器等电隔离器件，将干扰源与被干扰对象在电路上隔离开来，以避免电位差、电流 等引起的干扰。
接地技术
安全接地
将设备的外壳接地，以避 免设备带电引起的触电事 故。
屏蔽接地
将屏蔽层接地，以避免电 磁场引起的干扰。
信号接地
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浅谈工控机电源抗干扰技术
【摘要】：一般现代工控机工作现场的环境恶劣干扰严重，各种干扰会通过工控机电源对工控系统造成严重危害。
优先解决工控机电源抗干扰问题，是提高工控系统可靠性的前提条件。
【关键词】：计算机；控制；抗干扰；可靠性；电源
1. 电网尖峰脉冲干扰的防治
工控机工作现场的电网污不稳定。
对工控机来说，危害最严重的是电网尖峰脉冲干扰。
在大量使用晶闸管设备、电动机等地方，这种尖峰干扰为害尤厉。
其幅度大的可达数百伏甚至上千伏，而脉宽一般为μS数量级。
雷电也常以尖峰脉冲方式入侵。
尖峰脉冲幅度很大时，会破坏工控机开关电源输入滤波器、整流器甚至主振管。
再加之其频谱很宽，也会窜入计算机造成干扰。
对尖峰脉冲干扰的防治方法，主要有滤波法、隔离法、吸收法和回避法。
1.1 滤波法
主要是采用电源滤波器滤除尖峰干扰。
图1示出了典型的电源滤波器原理图。
L1、L2是绕在同一铁心上的共模轭流圈，对共模形式的干扰呈现很大的阻抗，而对工频和常模形式的干扰电感为零。
因此对图2所示的形成常模形式的尖峰干扰无效。
但电容C1、C2、C3却对其有一定的衰减。
1.2隔离法
采用1∶1隔离变压器供电是传统的抗干扰措施，对电网尖峰脉冲干扰有很好的效果。
它抗干扰的原理是原边对高频干扰呈现很高的阻抗，而位于原边、副边绕组之间的金属屏蔽层又阻隔了原、副边所产生的分布电容，因此原边绕组只有对屏蔽层的分布电容存在，高频干扰通过这个分布电容而被旁路入地。
1.3 吸收法
吸收工控机电源进线上的尖峰脉冲采用TVS(Transient V oltage Suppressor)。
TVS又称TVP（瞬变电压抑制器）。
TVP是一种特殊的稳压二极管。
当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，吸收一个瞬间大电流，从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，保护了后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。
正因为如此，其防雷效果也很好。
它对于电网的尖峰脉冲电压和雷电叠加电压等等干扰超过其额定的VC数值量，都能有效的吸收
1.4 回避法
就是拉专线供电方法。
对于大型动力设备集中且干扰很大的工业现场，应当尽量少使用现场工频电源。
采用非动力供电线路供电或者直接从非动力低压变压器”根部”拉专线供电的办法，避开大负荷动力线，减少电网干扰。
这个方法很有效，尤其是尖峰脉冲干扰，在动力变压器根部明显减小，而在非动力变压器的低压输出根部，几乎不存在。
这在很多工控制现场都很实用。
1.5 其它方法
采用电源净化器、铁磁谐振交流稳压器、在线式UPS 等抗尖峰脉冲干扰效果都很好，只是体积大，价格贵。
2. 过压、欠压、失压保护
工控机工作现场的供电品质一般比较差，一般不能达到国家对电网波动等级中规定的最低标准C级。
表1列出了国家标准对电网波动等级的规定。
当供电电压超过C 级规定时，通常称为过压或者欠压。
而失压又称瞬时断电。
产生瞬时断电，最常见的原因是用电设备突然短路而它的保险丝还没有熔断的瞬间。
另外开关或刀闸触点接触不良或颤抖等也会产生瞬间断电。
瞬间断电所允许时间国内尚无标准。
当过压或者欠压超过工控机电源工作范围时，会使电源失常或者损坏，直接威胁工控机的安全。
而瞬时过压或者欠压形成涌流，即使不超过工控机电源的工作范围，也会造成很强的干扰和破坏性。
大电机启停，常常造成近百伏的瞬时过压或者欠压。
克服过压、欠压的方法是选用宽电压范围的优质开关电源，或者外加交流稳压器、UPS电源以及在工控机内设置欠压、掉电保护电路等抗干扰措施。
2.1 开关电源
开关电源是把220 V交流供电直接整流滤波之后，再采用20 kHz 频率的脉宽调制型振荡变换为交流，通过高频变压器隔离变换，再整流变为计算机所需要的多种直流电压输出。
目前，一般开关电源能够在100 V～300 V宽范围正常工作，完全不需要再使用交流稳压器。
由于结构上的优势，开关电源抗雷击的能力比普通电源强，抗电网1个周期内的失压能力也比普通电源强。
因此，工控机应选用优质的开关电源，而不应当再使用传统的变压器降压电源。
2.2 交流稳压器
交流稳压器的类型和产品都很多，有电子式、铁磁谐振式、分接开关式、伺服调整式和电源净化器等等。
它们的共同特点是把电网电压波动±10％甚至±15％的范围稳定到±1％～±2％以内。
选用时应优选具备抗电网干扰能力，或者原、副边具有隔离的类型。
例如电源净化器（也称净化电源），采用大功率的LC滤波器，若在输入端加入3 kV尖峰干扰，在输出端只有低于3 V的输出。
除了具有抑制尖峰干扰性能之外，对半周失压、过压、欠压等干扰有极好的动态响应。
铁
磁谐振方式的交流稳压器有很好的电网抗干扰能力和原、副边隔离，可靠性很高，只是它的动态响应较差。
计算机控制系统使用这两种类型的交流稳压器效果较好。
2.3 UPS（Uninterruptible Power System）
UPS，即不间断电源。
UPS最适合的应用领域是电网突然掉电，而计算机不能停止工作或者需要一个充足的时间保护重要数据的场合。
随着技术的进步，目前的UPS除了不间断供电之外，还具备过压、欠压保护功能，软件监控功能等等。
其中在线式的UPS还具备与电网隔离、强抗干扰特性，是高可靠性控制系统的最佳选择。
正常情况下由UPS逆变供电，市电作为备用的方法是最有效的电源抗干扰方法。
因为UPS逆变的输出电压非常稳定干净，完全隔离了工业现场供电电源的各种干扰污染，而且抗雷击效果也较其他的方式好。
3. 结束语
电源抗干扰措施是由工控系统开发者操作的项目，应用恰当与否取决于开发者的实践经验和对现场的深刻认识。
电源抗干扰措施是控制系统的基础建设，首先做好它是成功的保证。
参考文献
［1］计算机安全技术专辑[J]. 计算机应用导报, 1988. 4.
［2］魏庆福, 等. STD总线工控机的设计与应用[M]. 北京:科学出版社, 1991.6.。