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信号干扰处理方案

来源创作:奥特森科技 发布时间:2013-05-20 11:29 点击数:

       文章概述      
      
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       了解什么是干扰源,分析信号干扰产生的原因,对解决信号干扰有着重大的意义。本文为你讲述的是:信号干扰处理方案。

       详细介绍:
      
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       电磁干扰源及对系统的干扰:
       影响控制系统的干扰源,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,如:变频器、直流调速、高频感应加热等设备产生的,这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源,即干扰源。

       干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中:按噪声产生的原因不同,分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等;按噪声的波形、性质不同,分为持续噪声、偶发噪声等;按声音干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。

       共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。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。共模电压有时较大,特别是采用隔离性能差的电器供电室,变送器输出信号的共模电压普遍较高,有的可高达上百V。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(这就是一些系统I/O 模件损坏率较高的原因),这种共模干扰可为直流、亦可为交流。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。

       来自电源的干扰:
       像雷击,地球上大约每一秒钟有一百次类似雷击希望的能量会使一个灯泡亮三个月,从这个方面可以知道雷击的能量大,能量显而易见它的危害也大。据我国气象部门我国因雷击伤亡的人数达一万左右。像1992年的时候北京的气象中心的电脑接口因雷击使它损失了两千多万,这样的事例实际生活中是很多的。

       雷击又分直击雷和感应雷。直击雷会对大地的某一个放电会几种在电话线,电力线等,它会通过电力线流入到电子设备,导致电子设备损害。感应雷由于静电的原因也会造成设备的损害,也有可能导致芯片的损害。

       开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路到电源边。电源通常采用隔离电源,但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上,由于分布参数特别是分布电容的存在,绝对隔离是不可能的。

       来自信号线引入的干扰:
       与控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信号之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一是通过变送器或共用信号 仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽略;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。由信号引入干扰会引起 I/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动和死机。 控制系统因信号引入干扰造成I/O损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况也很多。

       来自接地系统混乱时的干扰:
       接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,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,使PLC 系统将无法正常工作。控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对 系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两 端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态加雷击时,地线电流将更大。    
    
       此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回 路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布,影响内逻辑电路和模拟电路的正常工作。模拟地电位的分布将导致测量精度下 降,引起对信号测控的严重失真和误动作。

       怎样才能更好、更简单解决系统干扰?
       理想状态下是选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源、动力线和信号线走线要更加合理等等,但是需要不同设备厂商共同协商完成,很难做到,而且成本较高。   

       利用模拟信号隔离器,其主要起抗干扰作用。真因为它有特强的抗干扰能力所以在自动化控制系统中应用非常广泛。尤其对于复杂的工业现场,控制程序越来越复 杂,所以对工业标准远传模拟量信号通过信号隔离器使输出模拟信号与系统完全隔离,的确是当今自动化控制系统中抗干扰的有效措施之一。WT1562无源信号隔离器,无须外接电源,使用简单方便、可靠,成本低廉,可同时解决多种干扰,但是会降低信号的带负载能力。对信号的负载能力有要求的场合可选用 WT1520有源信号隔离器,需要给现场传感器供电的场合可选用WT1525隔离配电器,还有多入/多出产品。

       信号隔离器工作原理:
       目前有两种产品,有源和无源信号隔离器,通过光感或磁感器件进行隔离转换,然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号,同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。
    
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