1)三級保護

　　對于自動化控制系統的所需浪涌保護應在系統設計中進行綜合考慮，針對自動化控制裝置的特性，應用于該系統的浪涌保護器基本上可以分為三級，對于自動化控制系統的供電設備來說，需要雷擊電流放電器、過壓放電器以及終端設備保護器。數據通信和測控技術的接口電路，比各終端的供電系統電路顯然要靈敏得多，所以必須對數據接口電路進行細保護。

　　自動化裝置的供電設備的第一級保護采用雷擊電流放電器，它們不是安裝在建筑物的進口處，就是在總配電箱里。為保證后續設備承受的剩余殘壓不過高，所以必須根據對保護范圍的性質，安裝第二級保護。在下級配電設施中安裝過電壓放電器，作為二級保護措施，作為第三級保護是為了保護儀器設備，采取的方法是把過電壓放電器直接安裝在儀器的前端。在不同等級的放電器之間，必須遵守導線的最小長度規定。供電系統中雷擊電流放電器與過壓放電器之間的距離不得小于10m，過壓放電器同儀器設備保護裝置之間的導線距離則不應低于5m。

　　2)三級保護器件

　　(1)充有惰性氣體的過電壓放電器

　　是自動化控制系統中應用較廣泛的一級浪涌保護器件。充有惰性氣體過電壓放電器，一般構造的這類放電器可以排放20kA／μs或者2．5kA／μs以內的瞬變電流。氣體放電器的響應時間處于毫微秒范圍，其被廣泛地應用于遠程通信范疇。該器件的一個缺點是其觸發特性與時間相關，其上升時間的瞬變量同觸發特性曲線在幾乎與時間軸平行的范圍里相交。因此保護電平將同氣體放電器額定電壓相近。而特別快的瞬變量將同觸發曲線在十倍于氣體放電器額定電壓的工作點相交，也就是說，如果某個氣體放電器的最小額定電壓90V，那么線路中剩余的殘壓可高達900V。它的另一個缺點是可能會產生后續電流。在氣體放電器被觸發的情況下，尤其是在阻抗低、電壓超過24V的電路中會出現下列情況：原來希望維持幾個毫秒的短路狀態，會因為該氣體放電器繼續保持下去，由此引起的后果可能是該放電器在幾分之一秒的時間內炸碎。所以在應用氣體放電器的過電壓保護電路中應該串聯一個熔斷器，使得這種電路中的電流很快地被中斷。

　　(2)壓敏電阻

　　壓敏電阻被廣泛作為系統中的二級保護器件，因壓敏電阻在毫微秒時間范圍內具有更快的響應時間，不會產生后續電流的問題。在測控設備的保護電路中，壓敏電阻可以用于放電電流為2．5～5kA／μs的中級保護裝置。壓敏電阻的缺點是老化和較高的電容問題，老化是指壓敏電阻中二極管的P-N結部分，在通常過載情況下，P-N結會造成短路，其漏電流將因此而增大，其值的大小取決于承載的頻繁程度。其應用于靈敏的測量電路中將造成測量失真，并且器件易發熱。壓敏電阻大電容問題使它在許多場合不能應用于高頻信息傳輸線路，這些電容將同導線的電感一起形成低通環節，從而對信號產生嚴重的阻尼作用。不過，在30kHz以下的頻率范圍內，這一阻尼作用是可以忽略。

　　(3)抑制二極管

　　抑制二極管一般用于高靈敏的電子回路，其響應時間可達μμs級，而器件的限壓值可達額定電壓的1．8倍。其主要缺點是電流負荷能力很弱、電容相對較高，器件自身的電容隨著器件額定電壓變化，即器件額定電壓越低，電容則越大，這個電容也會同相連的導線中的電感構成低通環節，而對數據傳輸產生阻尼作用，阻尼程度與電路中的信號頻率相關。

　　4 過程通道抗干擾措施

　　由自動化裝置構成控制系統中必須妥善解決好接口信號的隔離，抑制傳輸過程中產生的各種干擾，才能使系統穩定可靠運行。接口與過程通道是自動化裝置和外部設備、被控對象進行信息交換的渠道，對于接口和過程通道侵入的干擾主要是因公共地線引起。其次，在信號微弱和傳輸線路較長時還會受到靜電和電磁波的干擾。目前在自動化控制系統中，對于數字輸入信號，大部分都利用光電隔離器，也有一些使用脈沖變壓器隔離和運算放大器隔離。對于數字輸出信號也是主要采用光電隔離器。對于模擬量輸入信號，則許多場合下采用調制一解調式隔離放大器、運算放大器等，模擬量輸出信號隔離則可采用直流電壓隔離法及變換隔離法等。

　　1)光電耦合技術

　　光電耦合器是利用光傳遞信息的，它是由輸入端的發光元件和輸出端的受光元件組成，輸入與輸出在電氣上是完全隔離的。其體積小、使用簡便，視現場干擾情況的不同，可以組成各種不同的線路對干擾進行抑制。

　　(1)應用于輸入輸出的隔離

　　光電耦合器用在輸入、輸出間隔離情況下，線路是很簡單的，由于避免形成地環路，而輸入與輸出的接地點也可以任意選擇。這種隔離的作用不僅可以用在數字電路中，也可以用在線性(模擬)電路中。

　　(2)用于消除與抑制噪聲

　　光電耦合器用于消除噪聲是從兩個方面體現的：一方面是使輸入端的噪聲不傳遞給輸出端，只是把有用信號傳送到輸出端。另一方面，由于輸入端到輸出端的信號傳遞是利用光來實現的，極間電容很小，絕緣電阻很大，因而輸出端的信號與噪聲也不會反饋到輸入端。使用光電耦合器時，應注意這種光電耦合器本身有 10～30pF的分布電容，所以頻率不能太高。另外在接點輸入時，應注意加RC濾波環節，抑制接點的抖動。另外，用于低電壓時，其傳輸距離以1OOm以內為限、傳輸速率在10kbps以下為宜。

　　2)脈沖變壓器隔離

　　脈沖變壓器原付邊繞組匝數很少，分別繞制在鐵氧體磁芯的兩側，分布電容僅幾微微法，可作為脈沖信號的隔離器件。對于模擬量輸入信號，由于每點的采樣周期很短，實際上的采樣波形也為一脈沖波形，也可實現隔離作用。這種脈沖變壓器隔離方式，線路中也應加濾波環節抑制動態常模干擾和靜態常模干擾，這種脈沖變壓器隔離方式已被用于幾MHz的信號電路中。

　　3)模／數變換隔離

　　模／數變換隔離電路，在自動化控制系統中常在現場就地進行模／數轉換，利用模／數轉換器將易受干擾的模擬信號轉換為數字信號進行傳輸，在接收端在采用光電隔離，以增強其在信號傳輸過程中的抗干擾能力。而模／數轉換器的安裝位置，怎樣才能有效地抑制干擾，是實際應用中很具體的問題。對于在工業生產現場應用的環境中，一是可以考慮將模／數轉換器遠離生產現場，放置主控室。二是將模／數轉換器放在生產現場，遠離主控室，兩者各有利弊。

　　將模／數轉換器放置于主控室，便于把模／數轉換器產生的數字信息傳送到控制系統的處理器，而主機的控制信息傳送給模／數轉換器也很方便，因而利于轉換器的管理。但由于模／數轉換器遠離生產現場，使得模擬量傳輸線路過長，分布參數以及干擾的影響增加，而且易引起模擬信號衰減，直接影響轉換器的工作精度和速度。將轉換器放置于生產現場，雖然可解決上述問題，但數字信息傳輸線路過長，不便于轉換器的管理。這兩種方案的主要問題還在于，在控制系統與控制對象之間存在公共地線，即使采用同軸電纜作為傳輸媒介，也會有產生現場的干擾進入計算機中，影響整個系統的可靠穩定工作。顯然這兩種方案都不適合在現場環境工作。為了有效地解決工業生產環境下，采用光電隔離是比較行之有效的方案。為保證模／數轉換器能可靠運行，并獲得精確的測量結果，把模／數轉換器放在靠近現場一側。為了有效抑制干擾，采用雙套光電偶合器，使得模／數轉換器與主機之間的信息交換均經過兩次電一光一電的轉換。一套光電耦合器放在模／數轉換器一側，一套光電耦合器放在主機一側。系統中有三個不同的地端，一是主機與I／O接口公用的“計算機地”，一個是傳輸長線使用的“浮空地”，另一個是模／數轉換器和被控對象公用的“現場地”。采用這種兩次光電隔離的辦法，把傳輸長線隔浮在主機與被控對象之間，不僅有效地消除了公共地線，抑制了由其引進的干擾，而且也有利于解決長線驅動與阻抗匹配的問題這樣就保證了整個控制系統的可靠運行。