理論研究
作者：龐卓
摘要 鋼廠的生產車間存在著嚴重的電磁幹擾，對自動化儀表穩定有效的工作造成了比較大的影響，本文闡述相關的抗幹擾措施，把電磁幹擾降低到最小程度。
關鍵詞 鋼廠；自動化儀表；抗幹擾措施
中圖分類號TF7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）48-0025-02
0引言
在鋼廠的生產車間中，電磁環境十分複雜，許多設備存在著嚴重的電磁幹擾，例如軋鋼機、起重設備中的電能變換模塊或電機驅動設備等，通過設備的機殼、配電網絡發出幹擾，對自動化儀表穩定有效的工作造成了比較大的影響。本文闡述相關的抗幹擾措施，具有較好的理論意義和實踐價值。
1 鋼廠自動化儀表概述
鋼廠自動化儀表是基於微處理器的測量儀器。一般來講，由以下幾部分組成：取樣單元、傳感模塊、儀表和相關電纜等。儀表則由輸入通道電路、模擬數字轉換、CPU單元和顯示電路等模塊共同組成。
鋼廠自動化儀表工作流程是：首先通過光學或者化學測量原理對樣品進行測量，獲取對應於測量值的模擬信號值。該信號從測量現場傳輸到儀表之內，通過儀表光電隔離器以及信號放大器的初步處理之後，由模擬數字轉換裝置轉化為數字量，由微處理器進行進一步處理，處理之後的最終結果在顯示器上顯示。鋼廠自動化儀表信號往往具有傳輸距離長、電平低、精度高的特點。
2 儀表的抗幹擾措施
下麵從以下幾個方麵探討自動化儀表主要部件的電磁兼容性技術。
2.1 儀表電源
在自動化測量儀表中，往往數字電路和模擬電路共存，電磁幹擾最容易影響電源端口，因此需要采取如下措施：
1）將數字電路的電源模擬與電路的直流電源分開，並盡量降低數字電路直流電源的內阻，目的是使數字信號對模擬電路的影響降至最低；
2）抑製幹擾最常用的方法之一是在電源端口加裝濾波器。通常，大部分電源線濾波器的功能都是抑製低於30MHz頻率噪聲，而鋼廠脈衝幹擾往往具有上百MHz以上的諧波頻率，所以在電源端口加裝濾波器的效果並不具有針對性。筆者推薦的做法是在儀表電源中引入群脈衝幹擾抑製器，一方麵向信號源反射低頻幹擾信號，另一方麵吸收高頻噪聲，並以熱的形式釋放。由此可知，加裝群脈衝幹擾抑製器，可以結合吸收和反射，達到抑製脈衝群幹擾信號的效果；
3）還有一種方法是隔離電源。引入強幹擾的主要通道是自動化儀表的電源電路，這些瞬間幹擾能夠從電源線引入，也能從電源線最終進入儀表的CPU係統，所以，采用隔離電源，選用DC/DC變換器，能夠起到很好的抗幹擾作用。
2.2傳感器
在鋼廠中，許多非電量的參數需要檢測，不同的非電量參數需要不同的測量方法，因此較為複雜。即使傳感器測量方法相同，也會由於光監測器的數量而影響到測量的準確度。選擇合適的傳感器是十分重要的。在鋼廠環境最普遍和嚴重的幹擾是來自路和場兩個途徑的電磁幹擾。因此提升自動化儀表的電磁兼容性與傳感器的選擇有著密切的關係。由於儀表傳感器的工作環境複雜而惡劣，必須考慮可能遇到的各類幹擾，包括熱幹擾、機械幹擾、塵埃幹擾、濕度幹擾等等。
2.3模數轉換器
鋼廠的自動化儀表中的模擬數字轉換器在進行轉換時，假若遇到幹擾噪聲強而被測信號小的情況，就會受到比較大的影響。由於鋼廠的特定環境，幹擾往往來源於溫度變化、設備預熱以及引線電感等，針對這樣的情況，推薦的抗擾措施為：
1）模擬數字轉換器優先選用積分式或雙積分式，由於其采用的是均值轉換的原理，所以能夠抑製高頻噪聲的影響和瞬間幹擾；
2）對於來自周圍環境的低頻幹擾，可將同步采樣頻率設置為幹擾頻率的整數倍，目的是抵消其正負半波在積分過程產生的幹擾；
3）在傳感器上直接通過工藝與轉換器進行集成，能夠降低線路幹擾的影響，提升係統的抗幹擾性能；