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自控干擾分析與抑制措施

2007/8/10 15:04:24 人評論

關(guān)鍵詞:紙機自控;干擾分析;干擾抑制  在自動控制中,由于控制對象、測量儀表分布較分散,且與中央處理器距離較長,同時由于現(xiàn)場環(huán)境因素,如高壓電機和高壓電氣設(shè)備以及大功率電機、變壓器、開關(guān)電源等,產(chǎn)生電、磁場干擾及其他的電磁波輻射效應(yīng),另外,強電設(shè)備的啟動、停止也對系統(tǒng)產(chǎn)生強烈干擾。這些干擾信號,以不同的方式和途徑混入到測量信號,直接影響到控制效果?! 「蓴_主要是通過兩種途徑:一是傳導(dǎo),干擾由輸入輸出信號線、電源線、地線傳導(dǎo)到控制系統(tǒng);二是直接輻射,電磁場干擾通過容性耦合或感性耦合直接輻射進入控制系統(tǒng)。對測量有效信號的影響主要有兩種:一種是疊加到測量信號,一般是雜亂變化、頻率較高的干擾噪聲,稱為串模干擾;另一種是A/D轉(zhuǎn)換器輸入端上的公有電壓干擾,是一種直流或交變的電壓信號,稱為共模干擾。  串模干擾的抑制   來自電磁感應(yīng)的干擾,一般是串模干擾。在我廠中段污水處理項目中就遇到這樣一個問題:微波流量計設(shè)置后,測量信號時有時無,經(jīng)廠家人員調(diào)試仍未解決。我們分析認為,測量現(xiàn)場與儀表柜相距約180m,且信號電纜與動力電纜在同一地溝中敷設(shè),因傳輸信號為微波弱信號,由于長距離的電磁干擾,造成測量信號失準。于是將信號轉(zhuǎn)換器改至測量現(xiàn)場,將信號提前放大(轉(zhuǎn)換為4~20mA),這樣信噪比產(chǎn)生明顯變化,相對來說大大抑制了干擾,使問題得到有效解決。  共模干擾的抑制   共模干擾主要來源于地線干擾。因為實際地線上的電位并不是恒定的,地線上各點存在電位差,造成電路中的共模干擾。信號線屏蔽網(wǎng)的兩端分別接至不同的接地點,兩個接地點之間會形成一定的電壓差,使屏蔽網(wǎng)本身就成為了干擾源。另外,不同電路因共用地線,也會形成公共阻抗耦合。  在十車間流漿箱控制中,由于電路板中部分為手工制作,板間距離也較近,在控制過程中時而出現(xiàn)沖漿泵轉(zhuǎn)速失調(diào)。經(jīng)分析認為是A/D轉(zhuǎn)換模件輸入端共模干擾所致。于是將電路的一端浮地,這樣就切斷了地線環(huán)路,從而消除地線環(huán)路電流。同時在邏輯電路板的電源線與地線間并接一個10μF的大電容和一個0.1μF的無感瓷片去耦電容以消除公共阻抗耦合,有效的旁路濾掉該邏輯電路的高頻噪聲。經(jīng)過以上處理,有效抑制了共模干擾?! 】刂瓶偩€干擾的抑制  數(shù)據(jù)總線受到干擾是很復(fù)雜、也是多方面的,特別是同軸電纜,屏蔽層對于頻率越低的電磁波的屏蔽作用越差,所以容易受低頻電磁波的干擾??偩€距離較長,有一些介質(zhì)接頭部件,造成信號衰減嚴重。因此總線干纜及分支器對干擾噪聲很敏感,易造成傳送信號增加或減少,脈沖序列的前后沿形成震蕩。震蕩的存在使高低電平間的閾值差變小,原有波形失真,當震蕩的幅值過大或有其他干擾串入時,就無法正確分辨出脈沖電平值,通信誤碼率增高,導(dǎo)致通信時間增長或通信中斷。  在我們一分廠QCS改造中,調(diào)試過程中出現(xiàn)現(xiàn)場總線通信失敗報警??紤]到該總線為同軸電纜,總長超過300m,且僅用支架架開,與動力纜僅相距10cm以內(nèi)。故采取如下措施:將現(xiàn)場總線一端用CU16接地線單獨引到工廠地,以消除地電位差;總線與動力線盡量直角交叉,另外所有總線改用100mm封閉橋架敷設(shè);并加強電纜固定,將較小彎曲伸直,重新檢查和處理接頭,也是消除干擾的一個關(guān)鍵所在。  抑制總線干擾,在總線安裝時應(yīng)采取以下措施:良好而科學(xué)的接地方案;信號線應(yīng)盡量采用帶屏蔽網(wǎng)的專用電纜,普通雙膠線則將其扭合起來,節(jié)距越短,抗磁場耦合的效果也越好;信號線密集的地方將信號線鋪設(shè)在封閉電纜橋架內(nèi),與動力電纜應(yīng)分開鋪設(shè)或用隔板隔開;電源采用三相隔離變壓器來抑制高次諧波、減少外來電網(wǎng)干擾,或應(yīng)用在線式UPS進行整流、濾波、限幅、穩(wěn)壓處理。  自動化設(shè)備多是成套引進的,本文只討論一些輔助性抑制干擾的措施,對邏輯元器件的選擇,電路板線合理設(shè)計未作探討。

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