电子工程师论文电子自动化控制及防护对策

　　这篇电子工程师论文发表了电子自动化控制及防护对策，论文就电子自动化控制装置运行过程中有关电磁干扰的危害及其防护对策进行了探讨，指出了相应抗干扰举措，重点对装置外向接口防护提出了应对措施。

　　【摘要】在新型工业化发展进程中，信息技术应用广泛开展。其中，电子自动化技术在改造传统工业生产装备，构建现代工业格局等方面，担负了装备信息化的重任。电子自动化控制装置在运行过程中，常常遇到各种各样的电磁干扰，影响了稳定性、可靠性，降低了生产质量及效率。当发生严重情况时，电磁干扰将导致死机，中断运行。

　　【关键词】电子工程师论文,电子自动化控制,电磁干扰

　　1电子自动化控制装置的电磁干扰

　　1.1静电干扰在现代，人们科学地把数值运算和逻辑运算统一起来，运用到程序存储与控制，这也就是常说的计算机。数字运算在中央处理器(CPU)中完成，并可通过总线挂接可编程逻辑门阵列，完成自动化算法全过程。当然，一个自动化控制装置，还有模拟信号的预处理、输出等模块。这些电子元器件、部件、电路构成的设备或装置，遇上静电，有可能使运行信号失真、误码，或同步丢失，造成自动化执行机构乱动作;严重的，直接击穿半导体器件的PN结造成不可逆损毁。有些生产装置，生产的产品，也是半导体产品，如MOS大规模集成电路、超大规模集成电路，许多的PN结可一并击穿，造成极大的损失。某生产工艺,一年内因静电造成的废次品就损失100多亿美元。静电，由于在电路高阻抗端，难以泄放，不断积累，电位越来越高。在人体的化纤服饰上，电位可高达1万多伏，而PN结的反向击穿电压比较低，约7、8伏数量级，也有稍微高一点的。静电电位有这么高，电路上相对某点的电位差(电压)也就不低，实验测试表明，常常有几百伏，击穿现象不时发生。静电，可使运算放大器单元共模电压增高，致使运放电路工作状态失常，输出信号发生畸变。静电，吸附空气中的尘埃，污染设备。静电，在电极上、在物料中，有积累成高电位情况时，使空气或绝缘材料击穿，产生火花放电。火花放电对易燃易爆物料的生产作业造成极大的风险。1.2电磁感应干扰电荷在导体中的定向移动，称为电流。或者是，电流是通过导体任意横截面的运动电荷对时间的变化率。电流产生磁场。恒稳电流产生恒稳磁场，交变电流产生交变磁场。1873年，英国科学家麦克斯韦在他的《电磁学通论》中，对于交变磁场产生交变电场作出了假说，认为不管有无导体回路存在，变化的磁场总是在空间激发电场。这个假说早已被近代的科学实验所证实。电子感应加速器的原理，就是用变化的磁场所激发的电场来加速电子的。交变电磁场相依共存，并服从麦克斯韦方程组的规律。这种交变电磁场在空间以波的形式传播，称其为电磁波。在探究动态电磁干扰时，我们一般以交变电磁场(电磁波)传播区域或距离来辨析。第一种情况，场源至λ/2π的区域，为强电磁感应近场区。在这个区域内，互感或互耦。第二种情况，自λ/2π至(3—10)λ，弱感应的近场区。第三种情况，多个波长以远，辐射远场区。有关近场和远场的划分，并没有统一的定论。近场和远场，也不存在严格的界限，但不同区域有不同的物理特性。在远场区，遵循麦克斯韦传播规律。在工业自动化方面，由于电气设备、线路产生的交变电磁场频谱分量的频率范围主要集中在短波及以下，波长10m以上，相关区域基本都处于近场区，电磁感应效应是其主要物理模式。电磁感应产生的交变电场、感应磁场、涡旋电场，使自动化控制装置的金属部位、引脚、走线、电极以及磁性元器件互相感应、互相耦合，错综复杂交织在一起，产生新生的信号或造成有用信号失真，形成干扰。1.3加性电磁辐射干扰当数字或模拟信号在模块与模块之间、模块与总线之间、接口与其他设备之间的传送信道上传输时，除电磁感应造成信道损伤外，在信号输入端必然混入加性电磁辐射干扰信号。即使没有这类近场区电磁感应干扰，处于远场区的甚至遥远的射频电磁波通过天线效应作用于信号输入端，同样是加性电磁辐射干扰。加性电磁辐射干扰与加性白噪声在信道中传输路径可以等效，但对有用信号的作用性质则不同，将严重影响信号整形、判决、再生，造成误码，甚至中断传输。

　　2防护对策

　　2.1接地接地措施的作用集中在：泄放静电;平衡各型设备或设施的工作电位;提供人体接地的条件。需要注意的是，地电位在局部区域受到雷电流入地等特殊情况时，是不平衡的。因此，工作接地应隔开一定距离，有时设计成多点接地方式。一些单相设备的零线和地线不得混用，零地电压有严格的要求。例如，精密设备的零地电压，应控制在1V以下。抗人体静电的主要方式是在工作区域，设置抗静电地板并配套抗静电鞋袜，必要时，应佩戴接地腕带、脚带。2.2严格集成装配工艺成套设备的装配及配套设备的集成有相对方位要求。主要是其含有的电磁感应敏感器件、部件的磁场磁力线、电场电力线需正交，以减少互感互耦，强、弱电线路要分开，保证一定的最小距离。接口线路的输入、输出也要分离。对接地电位平衡有较高要求的，应采取电位隔离措施。一些设备高电平部位与低电平部位要求分开接地，高低电平设备之间不发生导体或导线连接，其接口采用光钎接口。采用铜线或其他金属导线连接的接口线路应考虑使用屏蔽信号电缆、双绞线和同轴电缆。密绞双绞线可向下兼容稀绞双绞线，反之不然。2.3电磁屏蔽对来自其他工业电气设备的电磁感应或电磁波辐射，应采取方位屏蔽的措施，可在该方位设置金属棚、网并接地。高精度设备或对电磁环境有特殊要求的设备应装配在金属屏蔽室中，或将机房改造成屏蔽房间。对外连接传感探头、执行机构，以及供电线路、信号传输线，一律通过标准接口连接。下面为我们测得的一组屏蔽效能的试验数据。抗电磁干扰采用屏蔽措施，设计高性能自动化控制装置，也采用屏蔽措施，其主要目的，是减少电磁泄漏，控制电磁干扰的生成。例如，时基振荡器或本地振荡器，设计在独立的屏蔽盒内，各面尽可能是全金属。2.4抗人体静电设计或改造机房，应设置接地环并有效接地。机房应装配抗静电地板。工作人员应勤洗手，换上专用抗静电或纯棉的工作服及鞋袜。某些工位，要求佩戴金属腕带、脚带。2.5供电电源净化对供电电力线路有较高要求的设备、装置，应设置净化电源供电。常用净化方式有两种：一种是通过电池化学能转换;另一种是机械动力转换，也就是再发电。

　　3结束语

　　电子自动化控制装置，对静电，电磁感应、加性电磁辐射有较强的敏感性，易于受到干扰。在电子自动化控制装置的规划设计，运行保障和维护改造等过程中，应重视加强防护。有效防护措施有：接地、互感器件正交、电磁屏蔽、抗人体静电以及对供电线路净化等。值得重视的，是信号线路相对地电位平衡问题。必要时，相对独立部件和设备应采用光纤接口传输，避免导体或导线的物理接触。

　　参考文献

　　[1]任颖莹.地源热泵空调系统的模糊增益单神经元PID控制方法[D].郑州大学,2013.

　　[2]程守洙,江之永.普通物理学[M].人民教育出版社,1961.

　　[3]吴海峰.电子自动化控制设备的可靠性研究及提升[J].电子技术与软件工程,2014.

　　[4]向婕.铁矿石烧结过程智能集成优化控制技术及其应用研究[D].中南大学,2010.

　　作者：隋浩 单位：湖南省地质中学

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