控制系统抗电磁干扰研究

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1、流量装置控制系统及其抗干扰的研究各种流量测量仪表在研制工作中有大量实验工作，以便充分掌握仪表动态特性，进一步验证或改进设计。在流量计主产过程中，除标准节流装置以外均需逐台检定，以确定流量计仪表系数、不确定度、重复性和量程范国等技术指标。这些工作都需要在流量标准装置上进行，因此，装置的研究和应用是流量计量和测试技术发展的重要环节。流量标准装置的性能，主要由流量稳定性、装置不确定度、可靠性以及自动化程度來体现。控制系统是装置最核心的要素装置的控制系统不仅决定了装置的可靠性及口动化程度，其不确定度也在很大程度上影响了装置的整体不确定

2、度水平。装置的整体的不确定性水平是衡量其性能的重要参数。由于在流量校准装置的使用环境的电磁干扰，控制系统的性能大大偏离预期的指标。因此，如何消除或减少电磁干扰对控制系统的影响已成为提高设施的整体性能水平的关键问题。装置引入干扰的形式主要是电磁干扰，电磁干扰的种类较多，传播方式、干扰途径不尽相同，对自动化装置的可靠运行危害极大。而不同的生产装置及所在区域，干扰的來源、类型、强度、分布是不同的，所涉仪表设备要求也不完全相同。因此应有针对性地选用正确合理的抗干扰措施，对不同的对象和环境,采取不同的杭干扰措施。鉴于此本文将对流量装置控

3、制系统及其抗干扰进行研究。第一章绪论11.1抗干扰研究的目的和意义11.2气体流量装置控制系统设计的背景11.3论文的主要内容和结构1第二章控制系统干扰产生机理的研究32.1研究对象的介绍32.2干扰现象及干扰对装置的影响42.3主要干扰源及其干扰产生的基本原理52.3.1变频器电磁干扰的现象和干扰机理52.3.2步进电机干扰产生的机理72.3.3调节阀继电器电磁干扰的机理72.4干扰的主要传播途径82.4.1干扰在供电电源方向上的传播92.4.2干扰在接地线方向上的传播102.4.3干扰在信号线方向上的传播112.5干扰使脉

4、冲计数出错作用机理11第三章抗干扰的措施123.1解决电磁干扰问题的方法123.2对干扰源采取的措施123.3电源分配的抗干扰措施133.4接地方面的抗干扰措施143.5控制系统合理布线143.6新型信号线滤波电路的设计153.6.1脉冲量滤波器结构的设计153.6.2脉冲量滤波电路参数的选择152.6.3模拟量滤波电路的设计183.7抗干扰的效果20第四章音速喷嘴气体装置控制系统的设计224.1音速喷嘴装置的工作原理224.2控制系统硬件设计234.3控制系统硬件的功能233.3.1供电234.3.2数据采集功能244.3.

5、3输出控制信号254.3.4故障发生急停按钮264.3.5扌旨示功能264.3.6通讯功能274.4控制柜的设计27第五章总结30第一章绪论1.1抗干扰研究的目的和意义流量标准装置是流量量值传递的标准，其研究和应用一直以來都是流量让量和测试技术发展的重要坏节。随着工业发展对流量计量精度要求的不断提高，对流量标准装置的性能要求也与FI俱增。流量标准装置的性能主要通过流量稳定性、装置不确定度、可靠性以及自动化程度來体现。其中，装置的整体不确定度水平决定了装置的检定水平，是流量装置最重要的性能评定指标。装置的控制系统不仅决定了装置的

6、可靠性及自动化程度，其不确定度也在很人程度上影响了标准装置的整体不确定度水平。控制系统的不确定性决定了标准设施的总体不确定性水平。但流量装置实际使用现场中存在着大量的电磁干扰，常常使数据采集系统工作性能偏离预期指标，数据采集和处理出现严重偏差，干扰强烈时其至还会使数据采集板卡损毁，对自动化装置控制系统的可靠运行造成极人危害，同时也严重影响了流量装置的整体不确定度水平。因此，如何消除或减小电磁干扰对装置控制系统的影响，就成为决定装置整体性能水平的关键问题。1.2气体流量装置控制系统设计的背景日本SMC公司技术研究部，委托天津大学

7、设计一套高精度流量传感器检验设备（要求：产品精度的10倍），介质为空气，介质温度可变，压力为0.3MPa〜0.4MPa,流量设定精度为量程的0.1%,装置精度小于产品精度的1/10,据量程为10-2000L/mino根以上要求，我们设计了中压闭环高精度音速喷嘴气体流量装置。并利用对新二号装置控制系统抗干扰研究的成果，设计了MSC音速喷嘴气流量装置的控制系统。1.3论文的主要内容和结构木文以天津大学流量实验室新二号水流量装置为研究平台，针对遇到的实际问题，对干扰源、干扰的产生和传播、脉冲计数板卡计数出错机理进行了分析，同吋还从干

8、扰源、接地、电源分配、控制系统布线、信号线滤波电路5个方面对流量装置控制系统的抗干扰措施进行了研究，总结岀了流量装置控制系统干扰问题解决方法。并将总结出来的经验和结论应用于SMC气体装置控制系统的硬件设计。本文采用顺序结构，第二章分析干扰产生的原理，传播途径以及干扰对装置的影