通信中干擾抑制方法[分析運(yùn)用]

1、485通信中干擾抑制方法n RS-485匹配電阻RS-485是差分電平通信，在距離較長或速率較高時(shí)，線路存在回波干擾，此時(shí)要在通信線路首末兩端并聯(lián)120匹配電阻。推薦在通信速率大于19.2Kbps或線路長度大于500米時(shí)，才考慮加接匹配電阻。n RS-485接地RS-485通信雙方的地電位差要求小于1V，所以建議將兩邊RS-485接口的信號(hào)地相連，注意信號(hào)地不要接大地。還有，就是 采用隔離措施變頻器應(yīng)用中的干擾抑制措施在進(jìn)線側(cè)加裝電抗器，可以抑制變頻器產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)的干擾。輸出側(cè)不能加吸收電容，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致變頻器過電流時(shí)延遲過電流保護(hù)動(dòng)作，只能加電抗器，以改善功率因數(shù)。避免變頻器的動(dòng)力線與信號(hào)

2、線平行布線和集束布線，應(yīng)分散布線。檢測器的連接線、控制用信號(hào)線要使用雙絞屏蔽線。變頻器、電機(jī)的接地線應(yīng)接到同一點(diǎn)上。在大量產(chǎn)生噪聲的機(jī)器上裝設(shè)浪涌抑制器，加數(shù)據(jù)線濾波器到信號(hào)線上。將檢測器的連接線、控制用信號(hào)線的屏蔽層用電纜金屬夾鉗接地。信號(hào)線和動(dòng)力線使用屏蔽線并分別套入金屬管后，效果更好。容易受干擾的其它設(shè)備的信號(hào)線，應(yīng)遠(yuǎn)離變頻器和他的輸入輸出線。如何解決中頻爐的諧波干擾中頻爐在使用中產(chǎn)生大量的諧波，導(dǎo)致電網(wǎng)中的諧波污染非常嚴(yán)重。諧波使電能傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使其絕緣老化，使用壽命降低，甚至發(fā)生故障或燒毀；諧波會(huì)引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含

3、量放大，造成電容補(bǔ)償設(shè)備等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì)引起繼電器保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對于電力系統(tǒng)外部，諧波會(huì)對通信設(shè)備和電子設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，因而，改善中頻爐電力品質(zhì)成為應(yīng)對的主要著力點(diǎn)。濾除中頻爐系統(tǒng)諧波的傳統(tǒng)方法是LC濾波器，LC濾波器是傳統(tǒng)的無源諧波抑制裝置，由濾波電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成，與諧波源并聯(lián)，除起濾波作用外，還兼顧無功補(bǔ)償?shù)男枰?。這種濾波器出現(xiàn)最早，成本比較低，但同時(shí)存在一些較難克服的缺點(diǎn)，比如只能針對單次諧波，容易產(chǎn)生諧波共振，導(dǎo)致設(shè)備損毀，隨著時(shí)間諧振點(diǎn)會(huì)漂移，導(dǎo)致諧波濾除效果越來越差。同時(shí)，這一方式無法應(yīng)對瞬變、浪涌和高次諧波，存在節(jié)能的漏洞。諧波

4、抑制的另一個(gè)比較新的方法是采用有源電力濾波器(Active Power Filter-APF)。它是一種電力電子裝置，其基本原理是從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，因而受到廣泛的重視，并且已在日本等國獲得廣泛應(yīng)用。但有源電力濾波器成本高昂，價(jià)格昂貴，投資回報(bào)期長，大多數(shù)企業(yè)難以承受。MF-Saver吸收融合了LC技術(shù)與APF技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)引入TOPSPARK G5的核心技術(shù)，揚(yáng)長避短，創(chuàng)造性地解決了上述技術(shù)的不足，以獨(dú)特的方式為中頻

5、爐環(huán)保節(jié)能提供了更有效的解決方案。MF-Saver對諧波的抑制范圍不僅包含低次諧波，還包含浪涌、瞬變及高次諧波，實(shí)現(xiàn)了全頻域覆蓋，消除了浪涌、瞬變及高次諧波對中頻爐系統(tǒng)的危害和電量的浪費(fèi)，結(jié)合LC技術(shù)和APF技術(shù)的合理成分，自適應(yīng)調(diào)整內(nèi)部器件參數(shù)，避免諧振點(diǎn)的漂移，大大提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)成本也得到有效控制，以縮短用戶的投資回報(bào)期。通過對中頻爐全頻域諧波的有效濾波，同時(shí)加強(qiáng)了設(shè)備的抗浪涌、瞬變侵害的能力，改善了電力品質(zhì)，降低了設(shè)備損耗，節(jié)約了電能，最終實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的優(yōu)異效果PLC不能穩(wěn)定工作什么原因摘要：簡要分析了PLC控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中可能受到的干擾類型。從軟、硬件等方面提出了

6、針對性的抗干擾措施，并強(qiáng)調(diào)了其在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)必須全面、系統(tǒng)地考慮抗干擾機(jī)理和措施。關(guān)鍵詞： PLC；控制系統(tǒng)；電磁兼容；抗干擾可編程控制器PLC具有編程簡單、通用性好、功能強(qiáng)、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。PLC中采用了高集成度的微電子器件，可靠性高，但由于使用時(shí)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的工作環(huán)境惡劣，如大功率用電設(shè)備的起動(dòng)或停止引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)形成低頻干擾和電磁輻射等惡劣電磁環(huán)境，大大降低了PLC控制系統(tǒng)的可靠性。為了確?？刂葡到y(tǒng)穩(wěn)定工作，提高可靠性，必須對系統(tǒng)采取一定的抗干擾方法和措施。1 影響PLC控

7、制系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾類型1.1 空間的輻射干擾空間的輻射電磁場（EMI）主要由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備、雷電、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備、大型整流設(shè)備等產(chǎn)生，通常稱為輻射干擾，其分布極為復(fù)雜。其影響主要通過兩條途徑：一是對PLC通訊網(wǎng)絡(luò)的輻射，由通訊線路的感應(yīng)引入干擾；二是直接對PLC內(nèi)部的輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾。若此時(shí)PLC置于其輻射場內(nèi)，其信號(hào)、數(shù)據(jù)線和電源線即可充當(dāng)天線接受輻射干擾。此種干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場的大小，特別是與頻率有關(guān)。1.2 傳導(dǎo)干擾（1）來自電源的干擾在工業(yè)現(xiàn)場中，開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備的起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等均能在電網(wǎng)中形成脈沖干擾。PL

8、C的正常供電電源均由電網(wǎng)供電，因而會(huì)直接影響到PLC的正常工作。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間的電磁干擾而產(chǎn)生持續(xù)的高頻諧波干擾。特別在斷開電網(wǎng)中的感性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓峰值是額定值的幾十倍，其脈沖功率足以損壞PLC半導(dǎo)體器件，并且含有大量的諧波可以通過半導(dǎo)體線路中的分布電容、絕緣電阻等侵入邏輯電路，引起誤動(dòng)作。（2）來自信號(hào)傳輸線上的干擾除了傳輸有效的信息外，PLC系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線總會(huì)有外部干擾信號(hào)的侵入。此干擾主要有2種途徑： 通過變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串人的電網(wǎng)干擾； 信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，其中靜電放電、脈沖電場及切換電壓為主要干擾來源。由信號(hào)線引入的干

9、擾會(huì)引起IO信號(hào)工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。若系統(tǒng)隔離性能較差，還將導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)作甚至死機(jī)。1.3 地電位的分布干擾PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。地電位的分布干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)的電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，從而引起了地環(huán)路電流，該電流可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。由于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(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對信號(hào)測控的

10、嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。1.4 PLC系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的干擾產(chǎn)生這種干擾的主要原因是系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射。如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響；模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。2 提高抗干擾能力的硬件措施硬件抗干擾技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首選的措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸通道。2.1 供電電源電源波動(dòng)造成的電壓畸變或毛刺，將對PLC及IO模塊產(chǎn)生不良影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，PLC系統(tǒng)的干擾中有70是從電源耦合進(jìn)來的。為了抑制干擾，保持電壓穩(wěn)定，常采用以下幾種抗干擾方法：（1）使用隔離變壓器衰減從電源進(jìn)線的高頻干擾信號(hào)，輸入、輸出線應(yīng)用雙絞線以抑制共模干擾。其屏蔽層接

11、地方式不同，對干擾抑制的效果也不一樣，一般做法是將初、次級(jí)屏蔽層均接地。（2）用低通濾波器抑制高次諧波。低通濾波器的內(nèi)部電容上電感組合方式不同，其高次諧波的抑制效果也有一定區(qū)別。另外其電源輸入、輸出線應(yīng)分隔開，屏蔽層應(yīng)可靠接地。一般是在電源系統(tǒng)中既使用濾波器又使用隔離變壓器，但要注意先將濾波器接人電源再接隔離變壓器。圖1 隔離變壓器供電系統(tǒng)（3）用頻譜均衡法抑制電源中的瞬變干擾。這種方法不常用，其成本較貴。2.2 接地良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件之一，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地線與機(jī)器的接地端相聯(lián)，基本單元必須接地，如果選用擴(kuò)展單元，其接地點(diǎn)與基本單元接地點(diǎn)接在一起。為了

12、抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾，應(yīng)給PLC接以專用地線，接地線與動(dòng)力設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）的接地點(diǎn)應(yīng)分開，若達(dá)不到此要求，則可與其它設(shè)備公共接地，嚴(yán)禁與其它設(shè)備串聯(lián)接地，具體接地方式如圖2。接地電阻要小于5，接地線要粗，面積要大于2平方毫米，而且接地點(diǎn)最好靠近PLC裝置，其間的距離要小于50米，接地線應(yīng)避開強(qiáng)電回路，若無法避開時(shí)，應(yīng)垂直相交，縮短平行走線的長度。圖2 PLC系統(tǒng)接地方式2.3 輸入/輸出部分2.3.1 輸入信號(hào)的抗干擾輸入信號(hào)的輸入線之間的差模干擾可以利用輸入模塊濾波來減小干擾，而輸入線與大地間的共模干擾可通過控制器的接地來抑制。在輸入端有感性負(fù)載時(shí)，為了防止電路信號(hào)突變而產(chǎn)生感

13、應(yīng)電勢的影響，可采用硬件的可靠性容錯(cuò)和容差設(shè)計(jì)技術(shù)，對于交流輸入信號(hào)，可在負(fù)載兩端并聯(lián)電容C和電阻R，對于直流輸入信號(hào)，可并接續(xù)流二極管D。一般負(fù)載容量在10VA以下時(shí)，應(yīng)選C為0.1F，R為120 ，當(dāng)負(fù)載容量在10VA以上時(shí)，應(yīng)選C為0.47F，R為47 。具體電路如圖3所示.圖3 輸入信號(hào)的抗干擾設(shè)計(jì)2.3.2 輸出電路的抗干擾對于PLC系統(tǒng)為開關(guān)量輸出，可有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出三種形式。具體選擇要根據(jù)負(fù)載要求來決定。若負(fù)載超過了PLC的輸出能力，應(yīng)外接繼電器或接觸器，才可正常工作。PLC輸出端子若接有感性負(fù)載，輸出信號(hào)由OFF變?yōu)镺N或從ON變?yōu)镺FF時(shí)都會(huì)有某些電量的突

14、變而可能產(chǎn)生干擾，故應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，以保護(hù)PLC的輸出觸點(diǎn)，對于直流負(fù)載，通常是在線圈兩端并聯(lián)續(xù)流二極管D，二極管應(yīng)盡可能靠近負(fù)載，二極管可為1A的管子。對于交流負(fù)載，應(yīng)在線圈兩端并聯(lián)RC吸收電路，根據(jù)負(fù)載容量，電容可取0.1-0.47 F，電阻可取47-120 ，且RC盡可能靠近負(fù)載。如圖4所示。圖4 PLC 輸出觸點(diǎn)的保護(hù)2.4 外部配線的抗干擾設(shè)計(jì)外部配線之間存在著互感和分布電容，進(jìn)行信號(hào)傳送時(shí)會(huì)產(chǎn)生竄擾。為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入、輸出信號(hào)與直流輸入、輸出信號(hào)應(yīng)分別使用各自的電纜。集成電路或晶體管設(shè)備的輸入、輸出信號(hào)線要使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入、輸出側(cè)要懸空，而要

15、在控制器側(cè)要接地。配線時(shí)在30米以下的短距離，直流和交流輸入、輸出信號(hào)線最好不要使用同一電纜，如果要走同一配線管時(shí)，輸入信號(hào)要使用屏蔽電纜。如圖5所示。30-300米距離的配線時(shí)，直流和交流輸出、輸入信號(hào)線要分別使用各自電纜，并且輸入信號(hào)線一定要用屏蔽線。對于300米以上長距離配線時(shí)，則可用中間繼電器轉(zhuǎn)換信號(hào)，或使用遠(yuǎn)程I/O通道。對于控制器的接地線要與電源線或動(dòng)力線分開，輸入、輸出信號(hào)線要與高電壓、大電流的動(dòng)力線分開配線。圖 5 屏蔽電纜處理法3 軟件抗干擾設(shè)計(jì)盡管硬件抗干擾可濾除大部分干擾信號(hào)，但因干擾信號(hào)產(chǎn)生的原因很復(fù)雜。且具有很大的隨機(jī)性，很難保證系統(tǒng)完全不受干擾。因此往往在硬件抗干擾

16、措施的基礎(chǔ)上采取軟件抗干擾技術(shù)加以補(bǔ)充，作為硬件措施的輔助手段。軟件抗干擾方法沒計(jì)簡單、修改靈活、耗費(fèi)資源少，在PLC測控系統(tǒng)中同樣獲得了廣泛的應(yīng)用。對于PLC測控裝置，其數(shù)據(jù)輸入、輸出、存儲(chǔ)等系統(tǒng)屬于弱電系統(tǒng)，如果工作環(huán)境中存在干擾，就有可能使數(shù)據(jù)受干擾而破壞，從而造成數(shù)據(jù)誤差、控制狀態(tài)失靈、程序狀態(tài)和某些器件的工作狀態(tài)被改變，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)程序破壞。因此，數(shù)據(jù)抗干擾同樣十分重要。3.1 指令重復(fù)執(zhí)行指令重復(fù)執(zhí)行就是根據(jù)需要使作用相同的指令重復(fù)執(zhí)行多次，一般適用于開關(guān)量或數(shù)字量輸入，輸出的抗干擾。在采集某些開關(guān)量或數(shù)字量時(shí)，可重復(fù)采集多次，直到連續(xù)兩次或兩次以上的采集結(jié)果完全相同時(shí)才視為有效

17、。若多次采集后，信號(hào)總是變化不定，可停止采集，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在滿足實(shí)時(shí)性要求的前提 ，如果在各次采集數(shù)守信號(hào)之間插入一段延時(shí)，數(shù)據(jù)的可靠性會(huì)更高。如果在系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求不是很高的情況下，其指令重復(fù)周期盡可能長些。3.2 數(shù)字濾波在某些信號(hào)的采集過程中，由于存在隨機(jī)干擾而可能使被測信號(hào)的隨機(jī)誤差加大。針對這種情況，可以采用數(shù)字濾波技術(shù)。該方法具有可靠性高和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)中。此外，數(shù)字濾波的常用方法還有：程序判斷濾波法、中值濾波法、算術(shù)平均濾波法、遞推平均濾波法等。4 結(jié)語隨著PLC應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，加之系統(tǒng)惡劣的工作環(huán)境，它所要克服的干擾就會(huì)越來越多，因此研究PLC

18、系統(tǒng)的抗干擾問題就變得越來越重要。只有對工作環(huán)境作全面的分析，確定干擾性質(zhì)，并采取相應(yīng)的抗干擾措施，才能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定地工作。微機(jī)型繼電保護(hù)的原理？怎么樣抗干擾？以及抗干擾的措施?微機(jī)繼電器保護(hù)的原理，你可以參照我的下面思路去理解：一句話的解釋是：通過對采集信息的分析，判斷異常狀態(tài)，并輸出信息告警或驅(qū)動(dòng)開關(guān)跳閘。詳細(xì)解釋：1）信息采集（即數(shù)據(jù)采樣），包含模擬量采樣（電流、電壓）和數(shù)字量采樣（接點(diǎn)信號(hào)，如開關(guān)分合位、儲(chǔ)能狀態(tài)、地刀位置等）2）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則需要一個(gè)有計(jì)算能力的大腦，這就是微機(jī)芯片，例如：單片機(jī)、DSP、ARM等。3）判斷異常狀態(tài)，這是如何判斷的呢？主要是軟件通過一些列的算法對

19、采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后得出電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否異常的結(jié)果。4）輸出告警及驅(qū)動(dòng)開關(guān)跳閘。這主要指信號(hào)輸出?？梢苑纸鉃槔^電器輸出（獨(dú)立的報(bào)警繼電器輸出、獨(dú)立的跳閘繼電器輸出），指示燈輸出（不同的告警信息驅(qū)動(dòng)對應(yīng)的指示燈），提示文字輸出（在現(xiàn)實(shí)界面上彈出對應(yīng)告警窗口，顯示告警信息），通訊輸出（把微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)的信息通過通訊的方式傳送給監(jiān)控主機(jī)或者上級(jí)監(jiān)控中心）5）與非微機(jī)型或者常規(guī)繼電器比較更多的優(yōu)點(diǎn)：微機(jī)型繼電保護(hù)裝置可以完成自檢，自檢異常時(shí)告警輸出，及時(shí)通知到設(shè)備管理或運(yùn)行維護(hù)人員。提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。6）通過微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的已有平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用功能。例如：集成測量功能（實(shí)現(xiàn)對電氣

20、參數(shù)的完整測量），實(shí)現(xiàn)五防閉鎖功能等。7）從硬件的結(jié)構(gòu)上可以分為幾塊：電源模塊、數(shù)據(jù)采集（互感器板、開入板）、數(shù)據(jù)采樣及分析處理（監(jiān)控板）、繼電器輸出插件、人機(jī)界面、機(jī)箱等。微機(jī)保護(hù)裝置抑制電磁干擾的基本措施硬件措施：1、隔離（光電隔離和變壓器隔離）2、屏蔽（實(shí)質(zhì)是通過具有良好導(dǎo)電性的金屬材料所構(gòu)成的殼體來隔離和衰減電磁干擾）3、接地（信號(hào)接地、屏蔽接地：即將裝置外殼接地）。軟硬件結(jié)合抗干擾措施：1 軟、硬件結(jié)合的程序異常復(fù)位措施。（看門狗WATCHDOG技術(shù)）2 關(guān)鍵輸出口編碼校核。為防止失控程序?qū)χ匾妮敵隹谶M(jìn)行非正常操作，導(dǎo)致跳閘等誤操作，必須對輸出的操作進(jìn)行校核）3 軟、硬件冗余技術(shù)。(對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較或多通道采集數(shù)據(jù)、對運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行核算)對微機(jī)保護(hù)裝置的抗干擾性能，有著嚴(yán)格的測試，其測試內(nèi)容包括：1共模干擾 符合IEC255-22-1標(biāo)準(zhǔn) 等級(jí)3 2.5KV/1MHZ/1min2差模干擾 符合IEC255-22-1標(biāo)準(zhǔn) 等級(jí)3 1.0KV/1MHZ/1min3輻射電磁場干擾 符合IEC255-22-3標(biāo)準(zhǔn) 等級(jí)3至試驗(yàn)設(shè)備天線距離0.5m，在所有側(cè)面試驗(yàn)場強(qiáng)，頻率波段80-1000MHZ，10V/m4靜電電場干擾 符合IEC255-22-2標(biāo)準(zhǔn) 等級(jí)4接觸放電 8KV空氣放電 1