倪华伟　安乌云

【摘 要】本文研究了可靠性和抗干扰技术。

【关键词】可靠性；抗干扰技术

许多控制系统，如pLC、单片机等，其编程简单、可靠性高、通用性好、功能强等，而且越来越广泛地应用于工业控制领域。由于直接用于工业控制中，要把它设计成能在各种环境条件下可靠的工作，并且每个控制环节都有自己的技术条件。尽管如此，在现场环境过于恶劣，如温度过高、湿度过大、震动和冲击太强，以及电磁干扰严重或安装使用不当等，都会直接影响设备的正常、安全、可靠的运行。因此，分析研究系统可靠性和抗干扰技术是十分必要的。

1.系统应用中的可靠性分析设计

1.1环境技术条件分析设计

环境对系统的影响主要体现在温度、湿度、振动和冲击的影响。过高的温度，会使集成电路、晶体管半导体器件性能恶化，寿命降低，电容器件漏电流增大，模拟电路的工作点偏移等。温度过低，可能会引起控制系统动作不正常，特别是温度的急剧变化，由于电广器件热胀冷缩，更容易引起器件的特性变坏。温度过大的环境中，水分容易通过模块上的集成电路的金属表面缺陷浸入内部，印刷板可能由于高压或高温使电路引起短路；极干燥的环境下，绝缘物体上可能带静电，特别是MOS集成电路，由于静电感应强而损坏。一般系统能承受的振动和冲击频率为10-55Hz，振幅为0.5mm，超过这个极限，可能会引起电磁阀或断路器误动作，机械结构松动，电气部件疲劳损坏以及连接器的接触不良等后果。针对卜述问题，必须对具体应用场合采用相应的改善环境的措施。

（1）控制系统的环境温度极限超过55℃时，盘、柜内必须设置风扇或冷风机，通过滤波器把自然风引入。有条件的还可把控制系统置于空调室内，防止阳光直射，同时在安装如电阻器或电磁接触器等发热元件时，要远离控制器或把控制器安装在下面。为了保证可靠性，环境温度最好控制在30℃以下，即留有三分之一的富余量；对于温度过低，盘、柜内可设置加热器，控制温度保持在所要求的范围之内。

（2）若环境的湿度过大，盘、柜设计成密封型，并放入吸湿剂，或把外部干燥空气引入柜内，印刷板上最好再覆盖一层保护层，如喷松香水等，在湿度低即干燥的场台进行检修时，人体尽量个接触集成电路块的电子元件，以防感应电损坏器件。

（3）在有振动和冲击时，如果来自盘、柜之外，可采用、防振橡皮或远离振源的地方。如果振动来自盘、柜内，则拖产生振动的设备移㈩单独设置。同时强固控制器或I/O模块及印刷板等可产生松动的器件。

1.2供电系统的分析设计

供电系统的设计直接影响控制系统的可靠性，因此在设计供电系统时考虑到电源系统的干扰能力以及供电方式的要求，通常最好用下列几种设计方案。

1.2.1使用隔离变压器的供电系统

为使用隔离变压器的供电系统图，控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电路电源分开。这样当某一部分电源出了故障时，而不会影响其它部分，如输入、输出供电中断时控制器仍能继续供电。提高了供电的可靠性。

1.2.2使用UPS供电系统

不间断电源UPS是电子计算机的有效保护装置，当输入交流电失电时，UPS能自动切换到输出状态继续向控制器供电，是UPS的供电系统图，根据UPS的容量在交流电失电后可继续向控制器供屯10～30min。因此对于非长时间停电的系统其效果更加显著。

1.2.3双路供电系统

为了提高供电系统的可靠性，交流供电最好采用双路，其电源就分类来自两个不同的变电站。当一路出现故障时，能自动切换到另一路供电。是双路供电系统图。KV为欠电压继电器，若先合A开关，KV-A线圈得电，铁芯吸合，其常闭触点断开B路，这样完成A路供电控制。然后合上B开关，而B路此时处于备用状态。当A路电压降低到整定值时，KV—A欠压继电器铁芯释放，其触点复位，则B路开始供电，以此同时KV-B线圈得电，铁芯吸合，其常闭触点KV-B断开入路，完成A路到B路的切换。

2.系统应用中的抗干扰技术

2.1电源抗干扰技术

一般机电一体化产品的控制系统包括弱电系统和强电系统。为了确保系统稳定运行，常采用强电与弱电、交流和直流等部分的相互隔离措施。隔离的方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等。使用隔离变压器将电网与控制器侧供电有效的隔离，为了改善抗干扰性能，使用隔离变压器将屏蔽层良好接地，并且两侧连线使用双绞线，以减轻电源线间的干扰.对于有条件的还可以接滤波器，干扰信号经滤波器和隔离变压器两者的连接方式。

2.2大容量负载抗干扰技术

通常交流接触器的触点在通断大容量负载电路时会产生电弧干扰，因此可在主触点两端连接C、R浪涌吸收器，若电动机或变压器开关干扰时，可在线间采用C、R浪涌吸收器。

3.外部配线抗干扰技术

3.1输入、输出信号线的配置

为了防止或减少外部配线的干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出信号应分别使用各自的电缆，如果在30m以上长距离配线时，输入信号与输出信号线也应分别使用各自的电缆，对于集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线，必须使用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧悬空，而在控制器侧接地，其处理方式。另外输入、输出信号线与大电流的动力线要分开配线，以防相互之间的干扰。

3.2输入、输出信号线配线距离要求

在30m以下的短距离配线时，直流和交流输入、输出信号线最好不要使用伺一电缆，如走同一配线管时，输入信号线要使用屏蔽电缆，30～300m为中距离配线时，直流和交流输入、输出信号线必须分别使用各自的电缆，并且输入信号线一定要用屏蔽线；300m以上长距离配线州，可使用远程I/0通道。

4.装置的接地

良好的接地是保证控制系统可靠工作的重要条件之一，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相联，基本单元必须接地，如果选用扩展单元，其接地点与基本单元接地点接在一起。为了抑制附加布电源及输入、输出端的干扰，应给系统接以专用地线，接地线与动力设备（如电动机）的接地点分开，若达小到此要求，则可与其它设备公共接地，严禁与其它设备串联接地。

5.结语

控制系统工作的可靠性，提高其抗干扰能力，是确保控制系统可以长期、稳定、可靠工作的一个重要环节，因此在实际应用中，针对各种控制系统的技术条件、被控负载的性质和现场环境，要充分考虑到各种因素的影响，并在设计中采取一定的技术措施，使控制系统的硬件条件满足其要求，并达到一个较理想的工作状态。