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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(zhù)技術(shù)的發(fā)展與國家智能制造戰略的深度實(shí)施,位移傳感器測控系統在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)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(chǎng)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(chǎng)磁場(chǎng)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(huì )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(guān)鍵點(diǎn)。 工業(yè)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(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線(xiàn)上感應的共態(tài)(同方向)電壓送加所形成。共模電壓通過(guò)不對稱(chēng)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(chǎng)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(lái)自空間的輻射干擾 空間輻射干擾主要由電力網(wǎng)絡(luò )、電氣設備的暫態(tài)過(guò)程、雷電、無(wú)線(xiàn)電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產(chǎn)生。干擾強度與現場(chǎng)設備布置及設備所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)大小,特別是頻率有關(guān),一般通過(guò)屏蔽電纜或者高壓泄放元件進(jìn)行保護。 2、系統外引線(xiàn)的干擾 主要通過(guò)電源和信號線(xiàn)引入,通常稱(chēng)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(wú)源濾波器濾波。 3、電源干擾 工業(yè)現場(chǎng)因電源干擾造成位移測控系統故障的情況較為常見(jiàn)。通常情況下PLC系統的供電電源均有電網(wǎng)提供,由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,將受到所有空間電磁干擾和電網(wǎng)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(shí)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(fā)出干擾;而錯誤的接地,反而會(huì )引入嚴重的干擾信號。 5、來(lái)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(chǎn)生干擾,選擇PLC系統應優(yōu)先考慮具有較好現場(chǎng)應用表現的產(chǎn)品。 怎樣可以有效解決PLC系統信號干擾? 理想狀態(tài)是選用隔離性能更好的設備,選用優(yōu)質(zhì)電源、動(dòng)力線(xiàn)和信號線(xiàn),布線(xiàn)與接地要合理等。但是這需要不同設備廠(chǎng)商共同協(xié)作才能完成,而且成本較高。現場(chǎng)更多的會(huì )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(jiàn)的處理方法有: 加信號隔離器; 加磁環(huán)、電容; PLC供電加隔離變壓器; 開(kāi)關(guān)量、模擬量與數字量信號分開(kāi)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(xiàn)需要使用屏蔽線(xiàn),在輸入輸出側懸空,而在PLC側接地; 信號線(xiàn)要遠離強干擾源,如變頻器、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設備; 使用雙絞屏蔽線(xiàn)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(huì )在屏蔽層中產(chǎn)生連接電流,這時(shí)應將電纜屏蔽層一端接地。
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