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工業抗干擾如何找干擾源

發布時間:2022-05-25 03:01:32

1. 對嵌入式系統而言,工業現場存在哪些干擾源

工業現場存在的干擾源:電磁干擾,高頻干擾等,產生這些干擾的主要是馬達、電焊機、高頻電氣裝置、電器
開關等。產生的這種干擾一般是高頻脈沖干擾,常用的抗干擾的措施一般就是在電氣開關兩端並聯電感電容或者是
在電氣裝置加濾波電路,這些措施都可以很好的改善高頻脈沖干擾。在信號通道上採用光電耦合隔離電路,還有采 用抗干擾能力強的期間,合理的布局布線等等。

2. 如何快速有效的在生產車間內找到磁場干擾源

磁場中的鐵會產生感應磁場,如果在磁體和檢測點之間放進鐵,檢測點會發生磁力線改變,可能導致原有力學平衡破壞,但不等於阻斷了磁力線,原本磁體發出的磁力線到達不了檢測點,但鐵被磁化後自身發出的磁力線還是能到達檢測點,這個就有點像電場和感應電場,電磁本質上是一樣的真要說阻斷磁力線,和電場一樣,要用接地屏蔽的方式,也就是把中間起阻隔作用的鐵塊,連接到一個固定的背景磁場上,例如地球

3. 干擾源怎麼找

如果是衛星電視干擾干擾器一般安裝在高層樓頂或者信號塔上,干擾面積越大證明干擾器的位置安裝的越高,通常干擾器安裝的方向是朝北的,因為衛星鍋接收信號需要向南或偏東偏西,由此我們可以判斷,干擾器的位置在受干擾點的南邊。使用尋星儀會很容易找到的.下圖是干擾特性示意圖

干擾器背對方無干擾

4. 抗干擾的措施有哪些

抑制干擾的措施主要包括屏蔽、隔離、濾波、接地和軟體處理等方法

1、屏蔽

利用導電或導磁材料製成的盒狀或殼狀屏蔽體,將干擾源或干擾對象包圍起來從而割斷或削弱干擾場的空間耦合通道,阻止其電磁能量的傳輸。按需屏蔽的干擾場的性質不同,可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。

2、隔離

把干擾源與接收系統隔離開來,使有用信號正常傳輸,而干擾耦合通道被切斷,達到抑制干擾的目的。常見的隔離方法有光電隔離、變壓器隔離和繼電器隔離等方法。

3、濾波

抑制干擾傳導的一種重要方法。由於干擾源發出的電磁干擾的頻譜往往比要接收的信號的頻譜寬得多,因此,當接收器接收有用信號時,也會接收到那些不希望有的干擾。這時,可以採用濾波的方法,只讓所需要的頻率成分通過,而將干擾頻率成分加以抑制。

4、接地

將電路、設備機殼等與作為零電位的一個公共參考點(大地)實現低阻抗的連接,稱之謂接地。接地的目的有兩個:為了安全,例如把電子設備的機殼、機座等與大地相接,當設備中存在漏電時,不致影響人身安全,稱為安全接地。

為了給系統提供一個基準電位,例如脈沖數字電路的零電位點等,或為了抑制干擾,如屏蔽接地等。稱為工作接地。工作接地包括一點接地和多點接地兩種方式。



(4)工業抗干擾如何找干擾源擴展閱讀

在工業現場,在距離較遠的電氣設備、儀表、PLC控制系統、DCS系統之間進行信號傳輸時,往往存在干擾,造成系統不穩定甚至誤操作。除系統內、外部干擾影響外,還有一個十分重要的原因就是各種儀器設備的接地處理問題。一般情況下,設備外殼需要接大地,電路系統也要有公共參考地。

但是,由於各儀表設備的參考點之間存在電勢差,因而形成接地環路,由於地線環流會帶來共模及差模雜訊及干擾,常常造成系統不能正常工作。一個理想的解決方案是,對設備進行電氣隔離,這樣,原本相互聯接的地線網路變為相互獨立的單元,相互之間的干擾也將大大減小。

在工業自動化控制系統,及儀器儀表、感測器應用中,廣泛採用4~20mA電流來傳輸控制、檢測信號。由於4~20mA電流環路抗干擾能力強,線路簡單,可用來傳輸幾十甚至幾百米長的模擬信號。一般情況下,傳輸距離超過10米,就需要對電流信號進行隔離。

5. 干擾有哪幾種來源可以採用那些抗干擾手段

(1)電源的合理處理,抑制電網引入的干擾 對於電源引入的電網干擾可以安裝一台帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器,以減少設備與地之間的干擾,還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。 (2)安裝與布線 ● 動力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應分別配線,隔離變壓器與PLC和I/O之間應採用雙膠線連接。將PLC的IO線和大功率線分開走線,如必須在同一線槽內,分開捆紮交流線、直流線,若條件允許,分槽走線最好,這不僅能使其有盡可能大的空間距離,並能將干擾降到最低限度。 ● PLC應遠離強干擾源如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設備,不能與高壓電器安裝在同一個開關櫃內。在櫃內PLC應遠離動力線(二者之間距離應大於200mm)。與PLC裝在同一個櫃子內的電感性負載,如功率較大的繼電器、接觸器的線圈,應並聯RC消弧電路。 ● PLC的輸入與輸出最好分開走線,開關量與模擬量也要分開敷設。模擬量信號的傳送應採用屏蔽線,屏蔽層應一端或兩端接地,接地電阻應小於屏蔽層電阻的1/10。 ● 交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜,輸出線應盡量遠離高壓線和動力線,避免並行。 (3)I/O端的接線輸入接線● 輸入接線一般不要太長。但如果環境干擾較小,電壓降不大時,輸入接線可適當長些。 ● 輸入/輸出線不能用同一根電纜,輸入/輸出線要分開。 ● 盡可能採用常開觸點形式連接到輸入端,使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致,便於閱讀。 輸出連接● 輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出。在不同組中,可採用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。 ● 由於PLC的輸出元件被封裝在印製電路板上,並且連接至端子板,若將連接輸出元件的負載短路,將燒毀印製電路板。 ● 採用繼電器輸出時,所承受的電感性負載的大小,會影響到繼電器的使用壽命,因此,使用電感性負載時應合理選擇,或加隔離繼電器。 ● PLC的輸出負載可能產生干擾,因此要採取措施加以控制,如直流輸出的續流管保護,交流輸出的阻容吸收電路,晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護。 (4)正確選擇接地點,完善接地系統 良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件,可以避免偶然發生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個,其一為了安全,其二是為了抑制干擾。完善的接地系統是PLC控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。 PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對PLC系統的干擾主要是各個接地點電位分布不均,不同接地點間存在地電位差,引起地環路電流,影響系統正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地,如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地,就存在地電位差,有電流流過屏蔽層,當發生異常狀態如雷擊時,地線電流將更大。 此外,屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環路,在變化磁場的作用下,屏蔽層內又會出現感應電流,通過屏蔽層與芯線之間的耦合,干擾信號迴路。若系統地與其它接地處理混亂,所產生的地環流就可能在地線上產生不等電位分布,影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低,邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存貯,造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降,引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。 ● 安全地或電源接地 將電源線接地端和櫃體連線接地為安全接地。如電源漏電或櫃體帶電,可從安全接地導入地下,不會對人造成傷害。 ● 系統接地 PLC控制器為了與所控的各個設備同電位而接地,叫系統接地。接地電阻值不得大於4Ω,一般需將PLC設備系統地和控制櫃內開關電源負端接在一起,作為控制系統地。 ● 信號與屏蔽接地 一般要求信號線必須要有唯一的參考地,屏蔽電纜遇到有可能產生傳導干擾的場合,也要在就地或者控制室唯一接地,防止形成「地環路」。信號源接地時,屏蔽層應在信號側接地;不接地時,應在PLC側接地;信號線中間有接頭時,屏蔽層應牢固連接並進行絕緣處理,一定要避免多點接地;多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時,各屏蔽層應相互連接好,並經絕緣處理,選擇適當的接地處單點接點。 (5)對變頻器干擾的抑制 變頻器的干擾處理一般有下面幾種方式: 加隔離變壓器,主要是針對來自電源的傳導干擾,可以將絕大部分的傳導干擾阻隔在隔離變壓器之前。 使用濾波器,濾波器具有較強的抗干擾能力,還具有防止將設備本身的干擾傳導給電源,有些還兼有尖峰電壓吸收功能。 使用輸出電抗器,在變頻器到電動機之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產生電磁輻射,影響其它設備正常工作。

6. 工業通信中,有效克服信道干擾和線路串擾的最好方法是

從干擾來源上說,主要分為自然現象干擾、設備故障干擾、地面電磁環境干擾、鄰星干擾與人為原因造成的干擾等,有些干擾是相互交叉。
自然現象干擾主要包括日凌干擾、雨雪衰等。日凌干擾目前尚無有效的方法來避免,一般衛星公司會把各地的日凌時間通知用戶,以便用戶提前做好准備,地球站可通過增大天線口徑和接收靈敏度來縮短日凌干擾的持續時間。而雨(雪)衰所導致的接收信號的惡化有一個漸變過程,可以通過補償上行鏈路的雨(雪)衰損耗和留出足夠的下行鏈路的雨衰備餘量,來降低因雨(雪)衰造成的損失。
設備故障干擾主要包括衛星故障干擾和地面設備故障干擾兩大類。衛星設備故障干擾可以通過及時切換備份器件,嚴重時轉星或者更換轉發器來解決。而地面設備故障干擾又分為中頻轉發干擾、地面調頻廣播干擾、交調干擾、雜散干擾等。前兩者都是屬於中頻引入的干擾,可通過衛星公司協助排查干擾源以及地球站做好相應的系統或傳輸線路的電磁屏蔽工作來減小受干擾的可能性。雜散干擾可通過衛星公司改變受影響轉發器的增益檔設置、地球站相應提高上行功率來減少干擾影響。交調干擾可通過地球站嚴格控制上行功率以及確保數據機、上變頻器、發射機等有足夠的預留回退餘量來解決。

7. 怎麼解決工業現場的電磁干擾

可採用以下措施:1 物理隔離,即加大受干擾電路或裝置與干擾源間距離;2 屏蔽,屏蔽通常有如下幾種方法:a,變壓器初次級間接地屏蔽層、b 低頻磁場屏蔽(利用高磁導率鐵磁材料、利用雙絞線)、c 電磁屏蔽(增加屏蔽物的厚度)。3 濾波:LC低通濾波、直流濾波、浪涌吸收器。 4接地。

8. 什麼是干擾,干擾來源,抗干擾措施

1、 主要干擾源

(1)靜電感應

靜電感應是由於兩條支電路或元件之間存在著寄生電容,使一條支路上的電荷通過寄生電容傳送到另一條支路上去,因此又稱電容性耦合。

(2)電磁感應

當兩個電路之間有互感存在時,一個電路中電流的變化就會通過磁場耦合到另一個電路,這一現象稱為電磁感應。例如變壓器及線圈的漏磁、通電平行導線等。

(3)漏電流感應

由於電子線路內部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內部介質或外殼等絕緣不良,特別是感測器的應用環境濕度較大,絕緣體的絕緣電阻下降,導致漏電電流增加就會引起干擾。尤其當漏電流流入測量電路的輸入級時,其影響就特別嚴重。

(4)射頻干擾

主要是大型動力設備的啟動、操作停止的干擾和高次諧波干擾。如可控硅整流系統的干擾等。

(5)其他干擾

現場安全生產監控系統除了易受以上干擾外,由於系統工作環境較差,還容易受到機械干擾、熱干擾及化學干擾等。

2、干擾的種類

(1)常模干擾

常模干擾是指干擾信號的侵入在往返2條線上是一致的。常模干擾來源一般是周圍較強的交變磁場,使儀器受周圍交變磁場影響而產生交流電動勢形成干擾,這種干擾較難除掉。

(2)共模干擾

共模干擾是指干擾信號在2條線上各流過一部分,以地為公共迴路,而信號電流只在往返2個線路中流過。共模干擾的來源一般是設備對地漏電、地電位差、線路本身具有對地干擾等。由於線路的不平衡狀態,共模干擾會轉換成常模干擾,就較難除掉了。

(3)長時干擾

長時干擾是指長期存在的干擾,此類干擾的特點是干擾電壓長期存在且變化不大,用檢測儀表很容易測出,如電源線或鄰近動力線的電磁干擾都是連續的交流50Hz工頻干擾。

(4)意外的瞬時干擾

意外瞬時干擾主要在電氣設備操作時發生,如合閘或分閘等,有時也在伴隨雷電發生或無線電設備工作瞬間產生。

干擾可粗略地分為3個方面:

(a)局部產生(即不需要的熱電偶);

(b)子系統內部的耦合(即地線的路徑問題);

(c)外部產生(Bp電源頻率的干擾)。

9. 電子儀器抗干擾問題

使用帶有屏蔽層的線路,該接地線的設備要接地線
抗干擾接地處理的主要內容:(1)避開地環電流的干擾;(2)降低公共地線阻抗的耦合干擾。

「一點接地」有效地避開了地環電流;而在「一點接地」前提下,並聯接地則是降低公共地線阻抗的耦合干擾的有效措施;它們是工業控制系統採用的最基本的接地方法。

工業控制系統接地的含義不一定就是接大地。例如直流接地只是定義電路或系統的基準電位。它可以懸浮,但要求與大地嚴格絕緣。通常,其絕緣電阻要達到50 MΩ以上。直流地懸浮隔離了交流地網的干擾,經濟簡便,工程中經常使用。直流地懸浮的缺點是機器容易帶靜電,如果該靜電電位過高,會損壞器件,擊傷操作人員等等;而且,如果這時直流地與大地的絕緣電阻減小,可能會產生很多原先沒有想到的干擾。直流地接大地,按照國家標准,要埋設一個不大於4 Ω的獨立接地體。但無論直流地懸浮或者接大地,直流地與大地之間的電位都存在著間接或者直接的關系。工業控制機所操作的各種輸入輸出信號之間接地是否合理,不只是形成相互耦合干擾的問題,有時還危及計算機系統的安全。在實際的工業控制系統中,各種通道的信號頻率大多在1MHz內,屬於低頻范圍。因此,談談低頻范圍的接地。

1. 串聯接地

在串聯接地方式中,各電路各有一個電流i1、i2、i3等流向接地點。由於地線存在電阻,因此,每個串聯接點的電位不再是零,於是各個電路間相互發生干擾。尤其是強信號電路將嚴重干擾弱信號電路。如果必須要這樣使用,應當盡力減小公共地線的阻抗,使其能達到系統的抗干擾容限要求。串聯的次序是:最怕干擾的電路的地應最接近公共地,而最不怕干擾的電路的地可以稍遠離公共地。

2. 並聯接地

並聯接地方式:在工業控制機中的模擬通道和數字通道採用並聯接地。並聯接地中各個電路的地電位只與其自身的地線阻抗和地電流有關,互相之間不會造成耦合干擾。因此,有效地克服了公共地線阻抗的耦合干擾問題,工業控制機應當盡量採用並聯接地方式。值得注意的是,雖然採用了並聯接地方式,但是地線仍然要粗一些,以使各個電路部件之間的地電位差盡量減小。這樣,當各個部件之間有信號傳送時,地線環流干擾將減小。

工業現場的干擾來源是多渠道的,針對不同的項目和不同的現場,應該有不同的處理方法。屏蔽和接地是由工控系統開發者操作的一項技術內容。能否正確設計和利用它們,不僅關繫到系統安全穩定地運行、良好地抑制干擾,而且是工控項目開發者是否成熟的重要標志。

工控系統的屏蔽處理

工業現場動力線路密布,設備啟停運轉繁忙,因此存在嚴重的電場和磁場干擾。而工業控制系統又有幾十乃至幾百個甚至更多的輸入輸出通道分布在其中,導線之間形成相互耦合是通道干擾的主要原因之一。它們主要表現為電容性耦合、電感性耦合、電磁場輻射三種形式。在工業控制系統中,由前兩種耦合造成的干擾是主要的,第三種是次要的。它們對電路主要造成共模形式的干擾。

眾所周知,地球是一個靜電容量很大的導體,其電位非常恆定。如果把一個導體與大地緊密連接,那麼該導體的電位也是恆定的。我們把它的電位叫作零電位,它是電位的參考點。然而,工程上不可能做到這種緊密連接,總是存在一定的接地電阻。當有電流經該導體入地時,它的電位就有波動。於是,不同的接地點之間會有電位差。當我們用一根導線連接不同的接地點時,在導線中就可能有電流流動,這稱為地環電流。接地抗干擾技術就是解決以地環電流為中心的一系列技術問題。

1. 電場耦合的屏蔽和抑制技術

克服電場耦合干擾最有效的方法是屏蔽。因為放置在空心導體或者金屬網內的物體不受外電場的影響。請注意,屏蔽電場耦合干擾時,導線的屏蔽層最好不要兩端連接當地線使用。因在有地環電流時,這將在屏蔽層形成磁場,干擾被屏蔽的導線。正確的作法是把屏蔽層單點接地,一般選擇它的任一端頭接地。造成電場耦合干擾的原因是兩根導線之間的分布電容產生的耦合。當兩導線形成電場耦合干擾時,導線1在導線2上產生的對地干擾電壓VN為:V1和ω是干擾源導線1的電壓和角頻率;R和C2G是被干擾導線2的對地負載電阻和總電容;C12是導線1和導線2之間的分布電容。從式(2)可以看出,在干擾源的角頻率ω不變時,要想降低導線2上的被干擾電壓VN ,應當減小導線1的電壓V1,減小兩導線之間的分布電容C12,減小導線2對地負載電阻R以及增大導線2對地的總電容C2G。在這些措施中,可操作性最好的是減小兩導線之間的分布電容C12。即採用遠離技術:弱信號線要遠離強信號線敷設,尤其是遠離動力線路。工程上的「遠離」概念,通常取干擾導線直徑的40倍,即認為足夠了。同時,避免平行走線也可以減小C12。

2. 磁場耦合的抑制技術

抑制磁場耦合干擾的好辦法應該是屏蔽干擾源。大電機、電抗器、磁力開關和大電流載流導線等等都是很強的磁場干擾源。但把它們都用導磁材料屏蔽起來,在工程上是很難做到的。通常是採用一些被動的抑制技術。當迴路1對迴路2造成磁場耦合干擾時,其在迴路2 上形成的串聯干擾電壓VN為:

VN=jωBAcosθ (3) ,式中,ω是干擾信號的角頻率;B是干擾源迴路1形成的磁場鏈接至迴路2處的磁通密度;A為迴路2感受磁場感應的閉合面積,θ是和兩個矢量的夾角。可以看出,在干擾源的角頻率ω不變時,要想降低干擾電壓VN,首先應當減小B。對於直線電流磁場來說,B與迴路1流過的電流成正比,而與兩導線的距離成反比。因此,要有效抑制磁場耦合干擾,仍然是遠離技術。同時,也要避免平行走線。

3. 屏蔽線的使用

屏蔽線的接地有三種情況,即:單端接地方式、兩端接地方式、屏蔽層懸浮。(1)單端接地方式:假設信號電流i1從芯線流入屏蔽線,流過負載電阻RL之後,再通過屏蔽層返回信號源。因為i1與i2大小相等方向相反,所以它們產生的磁場干擾相互抵消。這是一個很好的抑制磁場干擾的措施。同時它也是一個很好的抵制磁場耦合干擾的措施。(2)兩端接地方式:由於屏蔽層上流過的電流是i2與地環電流iG的迭加,所以它不能完全抵消信號電流所產生的磁場干擾。因此,它抑制磁場耦合干擾的能力也比單端接地方式差。單端接地方式與兩端接地方式都有屏蔽電場耦合干擾作用。(3)屏蔽層懸浮:只有屏蔽電場耦合干擾能力,而無抑制磁場耦合干擾能力。

4 . 雙絞線的使用

如果雙絞線的絞扭一致的話,那麼這些小迴路的面積相等而法方向相反,因此,其磁場干擾可以相互抵消。雙絞線的結構對電場耦合干擾的抑制毫無能力。當給雙絞線加上屏蔽層後,一個價廉物美的傳輸線就誕生了。根據國外專家的實驗測定,屏蔽層接地方法不同對磁場干擾的抑制dB數也不同。(1)單端接地方式,對磁場干擾具有高達55dB的衰減能力。可見,雙絞線確實有很好的效果。(2)兩端接地方式,地線阻抗與信號線阻抗不對稱,地環電流造成了雙絞線電流不平衡,因此降低了雙絞線抗磁場干擾的能力,只有13dB的磁場干擾衰減能力。(3)使用屏蔽雙絞線,其屏蔽層一端接地,另一端懸空,因此屏蔽層上沒有返回信號電流,所以它的屏蔽層只有抗電場干擾能力,而無抑制磁場耦合干擾能力。與單端接地方式一樣衰減55dB。(4)屏蔽層單端接地,而另一端又與負載冷端相連,因此它具有兩端接地方式的效果,但它的屏蔽層上的電流由於被雙絞線中的一根分流,又比兩端接地方式稍差。具有77dB的衰減。(5)屏蔽層雙端接地,具有一定的抑制磁場耦合干擾能力,加上雙絞線本身的作用,因此具有63dB的衰減。(6)屏蔽層和雙絞線都兩端接地,其效果具有28dB衰減。

雙絞線最好的應用是作平衡式傳輸線路。因為兩條線的阻抗一樣,自身產生的磁場干擾或外部磁場干擾都可以較好的抵消。同時,平衡式傳輸又獨具很強的抗共模干擾能力,因此成為大多數計算機網路的傳輸線。例如,物理層採用RS422A或RS485通信介面,就是很好的平衡傳輸模式。

10. 如何查找干擾源

內部干擾一般比較好查找,無非是直放站或者干放上下行不平衡外部干擾查找一般比較麻煩在進行外部干擾查找時,需要進行多次測試並根據干擾頻譜的變化來發現外部干擾。一般在實際中採用3點確認干擾源的方法,即在出現干擾的區域選擇3座比較高的建築物,建築物高度基本上與受干擾基站高度可比擬,然後用八木天線或其他定向天線尋找干擾頻譜最強的方向,3個點全部採用此方式,一般3個點指向干擾信號最強的方向交匯點即可認為是干擾源所在區域,然後到確認地點進行進一步詳細測試,以發現干擾源。

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