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FA工廠自動化 工控知識論壇
(通信篇)解析與克服通信干擾的問題 
發表人:宇佑科技技術部 
文章編號:89
發表時間:2010/9/21 上午 12:25:30
人氣:2186

1:首先我們要瞭解現場系統干擾會有幾種?為什麼干擾呢?怎麼解決呢?

1
)地環流干擾
      
在工業生產過程中實現監視和控制需要用到各種自動化儀錶、控制系統和執行機構,它們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、毫安培級的小信號;有幾十伏,甚至數千伏、數百安培的大信號;既有低頻直流信號,也有高頻脈衝信號等等,構成系統後往往發現在儀錶和設備之間傳輸相互干擾,造成系統不穩定甚至誤操作.出現這種情況除了每個儀錶、設備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外,還有一個十分重要的原因就是各種儀器設備根據要求和目的都需要接地,例如為了安全,機殼需要接大地;為了使電路正常工作,系統要有公共參考點;為了抑制干擾加遮罩罩,遮罩罩也需要接地.但是由於儀錶和設備之間的參考點之間存在電勢差(也就是各設備的共地點不同)因而形成“地環流”、“接地環路”問題。當環流很大時,會出現很高的共摸雜訊電壓,並通過分佈參數耦合到信號線,或直接連接到電平信號線上,將產生很大的串模干擾,甚至損壞介面電路及設備。
2
)自然干擾
      
雷電是一種主要的自然干擾源,雷電產生的干擾可以傳輸到數千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形是疊加在一竄隨機脈衝背景上的一個大尖峰脈衝。宇宙雜訊是電離輻射產生的,在一天中不斷變化。太陽雜訊則隨著太陽活動情況劇烈變化。自然界雜訊主要會對通信造成干擾而雷電能量尖峰脈衝可以對很多設備造成損壞,應該加以避免或降低損壞程度,減少損失。
3
)人為干擾
      
電磁干擾產生的根本原因是導體中有電壓或電流的變化,即較大的dv/dtdi/dt.dv/dtdi/dt能夠使導體產生電磁波輻射。一方面,人們可以利用這一特點實現特定功能,例如,無線通信、雷達或其他功能,另一方面,電子設備在工作時,由於導體中的dv/dtdi/dt會產生伴隨電磁輻射。無論主觀上出於什麼目的,客觀上對電磁環境造成了污染。還有工廠企業在生產過程中會經常有一些大型的設備(電機、變頻器等)頻繁開關,它們也會造成一些容性、感性的干擾,也將影響儀器儀錶正常顯示或採集。凡是有電壓電流突變的場合,肯定會有電磁干擾存在。數位脈電路就是一種典型的干擾源。隨著電子技術的廣泛應用,電磁污染情況會越來越嚴重。

2
:怎樣解決系統中的三種干擾呢?
     
首先干擾的三要素是干擾源、敏感源和耦合路徑,這三要素缺少一個,電磁相容問題都不會存。因此要從這三要素入手。找出最方便的解決辦法,一般干擾源和敏感源是沒辦法解決的,通常是從耦合路徑想辦法,也是最常用的辦法。如加遮罩、加濾波等手段。而處理地環流最為常見也最為麻煩,現在以此為探討話題。
1
)第一種方法:
      
所有現場設備不接地,使所有過程環路只有一個接地點,不能形成回路,這種方法看似簡單。但實際應用中往往很難實現,因為某些設備要求必須接地才能保證測量精度或人身安全,某些設備可能因為長期遭到腐蝕和磨損後或氣候影響而形成新的接地點。
2
)第二種方法:
     
使兩接地點的電勢相同,但由於接地的電阻受地質條件及氣候變化等眾多因素的影響,這種方法其實在實際中也無法完全能做到。
3
)第三種方法:
      
在各個過程環節中使用信號隔離器,斷開過程環路,同時又不影響過程信號的正常傳輸,從而徹底解決地環路的問題。

3
:為什麼採用信號隔離器具有很好的優越性呢?
      
在各個過程環路中使用信號隔離辦法可以用DCSPLC等隔離卡件或者現場帶的隔離的變送器(分設備可以做到),也可以用信號隔離器來實現。比較起來,用信號隔離器有以下優點:
•絕大部分情況,採用信號隔離器+非隔離卡件比採用隔離卡件便宜
•信號隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加優越
•信號隔離器應用靈活,而且它還有信號轉換和信號分配及介面轉換等功能,使用起來更加方便
•信號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨立,構成系統的配置、日常維護更加方便。

4
:現在市場有那麼多品牌的隔離器,價格參差不齊,該怎麼選擇呢?
     
隔離器位於二個系統通道之間,所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能,同時要使隔離器輸入輸出模式(電壓型、電流型、環路供電型等)適應前後端通道介面模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強度﹑匯流排通訊功能等許多重要參數涉及產品性能,例如:噪音與精度有關、功耗熱量與可靠性有關,這些需要使用者慎選。總之,適用、可靠、產品性價比是選擇隔離器的主要原則。
 

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