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    測控系統模擬量信號干擾原因分析與解決方法


           隨著技術的發展與國家智能制造戰略的深度實施,位移傳感器測控系統在工業自動化領域大量應用。位移傳感器用于測控系統主要用于位移測量、位置定位、尺寸測量等場合,傳感器性能可直接影響機械設備控制精度與使用效果。因機械設備強電電路、電場磁場以及外界溫濕度、粉塵等,位移測控系統測量精度與可靠性能常常會受到較大影響,如何有效削弱或者消除干擾因素影響,是保障機械設備精度與性能的關鍵點。

           工業設備電壓與電流大幅變化的結構均存在較大干擾源。按照干擾模式不同可以分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地面的電位差,主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向)電壓送加所形成。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓,直接影響測控信號,造成元器件損壞。差模干擾是指用于信號兩極間得干擾電壓,主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓,這種讓直接疊加在信號上,直接影響測量與控制精度。

    位移傳感器測控系統模擬量信號干擾源主要有哪些?

    1、來自空間的輻射干擾

         空間輻射干擾主要由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生。干擾強度與現場設備布置及設備所產生的電磁場大小,特別是頻率有關,一般通過屏蔽電纜或者高壓泄放元件進行保護。

    2、系統外引線的干擾

         主要通過電源和信號線引入,通常稱為傳導干擾。既有共模干擾,也有差模干擾。抑制傳導干擾的方法很多,其中最有效的是采用無源濾波器濾波。

    3、電源干擾

         工業現場因電源干擾造成位移測控系統故障的情況較為常見。通常情況下PLC系統的供電電源均有電網提供,由于電網覆蓋范圍廣,將受到所有空間電磁干擾和電網內部電壓的變化。PLC系統通常采用隔離電源,但受結構設計和制造工藝影響,其隔離性能并不理想。

    4、接地系統混亂時的干擾

         接地是提高電子設備電磁兼容性的常用有效手段。正確接地,既能抑制電磁干擾的影響,又能抑制設備向外發出干擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的干擾信號。

    5、來自PLC系統內部的干擾

         系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生干擾,選擇PLC系統應優先考慮具有較好現場應用表現產品。

    怎樣可以有效解決PLC系統信號干擾?

         理想狀態是選用隔離性能好的設備,選用優質電源、動力線和信號線,布線與接地要合理等。但是需要不同設備廠商共同協作才能完成,而且成本較高。現場更多的會考慮采用各種方法做好信號隔離與濾波,減少干擾信號對系統的影響。常見的處理方法有:

    加信號隔離器;

    加磁環、電容;

    PLC供電加隔離變壓器;

    開關量、模擬量與數字量信號分開走;

    采用電流信號傳輸,提高系統的抗干擾能力;

    PLC輸入輸出信號線需要使用屏蔽,在輸入輸出側懸空,而在PLC側接地;

    信號要遠離強干擾源,如變頻器、大功率硅整流裝置和大型動力設備;

    使用雙絞屏蔽的屏蔽層應該兩端接地,但是如果電纜兩端存在電位差將會在屏蔽層中產生連接電流,這時電纜屏蔽層一端接地。





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