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    测控系统模拟量信号干扰原因分析与解决方法


           随着技术的发展与国家智能制造战略的深度实施,位移传感器测控系统在工业自动化领域大量应用。位移传感器用于测控系统主要用于位移测量、位置定位、尺寸测量等场合,传感器性能可直接影响机械设备控制精度与使用效果。因机械设备强电电路、电场磁场以及外界温湿度、粉尘等,位移测控系统测量精度与可靠性能常常会受到较大影响,如何有效削弱或者消除干扰因素影响,是保障机械设备精度与性能的关键点。

           工业设备电压与电流大幅变化的结构均存在较大干扰源。按照干扰模式不同可以分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地面的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压送加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏差模干扰是指用于信号两极间得干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种让直接叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。

    位移传感器测控系统模拟量信号干扰源主要有哪些?

    1、来自空间的辐射干扰

         空间辐射干扰主要由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生干扰强度与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小,特别是频率有关,一般通过屏蔽电缆或者高压泄放元件进行保护。

    2、系统外引线的干扰

         主要通过电源和信号线引入,通常称为传导干扰。既有共模干扰,也有差模干扰。抑制传导干扰的方法很多,其中最有效的是采用无源滤波器滤波。

    3、电源干扰

         工业现场因电源干扰造成位移测控系统故障的情况较为常见。通常情况下PLC系统的供电电源均有电网提供,由于电网覆盖范围广,将受到所有空间电磁干扰和电网内部电压的变化。PLC系统通常采用隔离电源,但受结构设计和制造工艺影响,其隔离性能并不理想。

    4、接地系统混乱时的干扰

         接地是提高电子设备电磁兼容性的常用有效手段正确接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号。

    5、来自PLC系统内部的干扰

         系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生干扰,选择PLC系统应优先考虑具有较好现场应用表现产品

    怎样可以有效解决PLC系统信号干扰?

         理想状态是选用隔离性能好的设备选用优质电源、动力线和信号线,布线与接地要合理等但是需要不同设备厂商共同协作才能完成,而且成本较高。现场更多的会考虑采用各种方法做好信号隔离与滤波,减少干扰信号对系统的影响。常见的处理方法有:

    加信号隔离器;

    加磁环、电容;

    PLC供电加隔离变压器;

    开关量模拟量与数字量信号分开走;

    采用电流信号传输,提高系统的抗干扰能力;

    PLC输入输出信号线需要使用屏蔽线,在输入输出侧悬空,而在PLC侧接地;

    信号线要远离强干扰源,如变频器、大功率硅整流装置和大型动力设备;

    使用双绞屏蔽线的屏蔽层应该两端接地,但是如果电缆两端存在电位差将会在屏蔽层中产生连接电流,这时电缆屏蔽层一端接地。





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