控制系统的抗干扰技术
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发射台自动化控制系统的抗干扰措施发射台运用微机控制系统实现发射机自动化的过程中,要保证系统安全可靠运行。
除要求构成系统本身的元器件质量稳定可靠外,更重要的是克服周围环境的干扰。
在设计控制系统时忽视对可能产生干扰源的分析,缺乏必要抗干扰措施,无论该系统硬件和软件如何先进、完善,都有可能由于干扰使得控制系统无法正常运行,因此必须对发射台自动化控制系统的干扰问题有足够的认识。
一、对于发射台自动控制系统的干扰源主要有三种(1)电磁波干扰发射机是发射台的核心设备,也是各自动控制系统的主要被控对象。
发射机的任务是不断产生高频电能,而天馈线是强电磁波的发生体。
在发射台内高频干扰是影响各自动化系统正常运行的重要因素。
在大功率发射机附近的强电磁场中,设备外壳、一段导线均可产生较大感应电动势而形成干扰。
另外各种控制继电器动作.电子管过流、闪烁、大电流触点的合断均可产生瞬间脉冲干扰,而脉冲干扰信号的频谱很宽,可以从几十kHz到200MHz。
所有这些干扰都可导致自动化系统程序运行失控,影响正常运行。
(2)信号通道接口引入的干扰自动化系统与被控对象以及其他外部设备之间的连接都通过信号通道来实现。
模拟量、开关量的取样输入,控制开关或模拟控制输出都是干扰串人的主要途径。
干扰信号有些是从取样电路串入的,有些是从长距离传输线上感应进来的,有时还有因电路阻抗匹配不好引起发射所造成的。
(3)电源系统引入的干扰共用电源的其他设备,所产生的干扰有可能产生使自动化系统误动作,电网上用电设备大部分是电感器件,当大电流切换时,产生瞬间过电压,时间虽极短,但瞬间电压可高于正常电压几倍,形成很高的干扰脉冲电压。
控制和被控制设备由于使用电源共地,在公共地线阻抗上产生脉冲电压在输入回路上叠加,会形成干扰信号。
二、抑制电源噪声的抗干扰技术(1)采用交流稳压和直流稳压采用交流稳压,可保证供电的稳定性,防止电源系统的过压与欠压,以提高系统的可靠性;对于直流稳压,可采用交流进线滤波器和输出滤波器,对高频干扰信号采用无源滤波电路进行抑制以降低成本,对低频噪声则采用有源滤波器进行抑制。
抗干扰技术在工业自动化控制系统中的应用摘要:工业自动化的发展让自动化控制系统的抗干扰技术得到了长足进步。
本文指出了常见的干扰源,并由此而提出了一系列抗干扰措施,结合某燃气控制系统介绍了抗干扰措施的实际应用。
abstract:the development of industrial automation for automation control system anti-interference technology got rapid progress. this paper points out the common interference sources, from this put forward a series of anti-interference measures, combined with a gas control system introduced the practical application of anti-interference measures.关键词:自动控制;抗干扰;抗干扰抑制key words:automaticcontrol,anti-interference,interference restraint中图分类号:[f287.2] 文献标识码:a 文章编号:工业自动化控制系统的硬件由大规模集成微处理芯片构成的可编程控制器(plc)、现场总线控制系统(fcs)、分散型控制系统(dcs)、工业控制机(ipc)及各测量控制仪表构成。
器件的pcb板内部连接线路越来越细,传递信号电流越来越小,供电电压越来越低,对噪声也越趋敏感,容易被周围干扰源干扰。
因此,须采取一定抗干扰措施来提高控制系统的可靠性。
以保证提高生产效率。
一、干扰源分析1、辐射干扰辐射干扰指的是电弧电路、雷电、射频设备等产生的空间辐射电干扰。
此类干扰,一般无法抑制干扰源,主要通过切断或减弱传播途径来减少干扰影响,如等电位联机、屏蔽、保护隔离等措施,做全方位防雷保护。
数控车床如何抗干扰数控车床作为cnc机床自然也会像其他的电子仪器仪表一样受到众多的干扰,所以面对有可能发生的干扰我们必须有应对的措施,抗干扰的措施主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等。
①屏蔽技术:屏蔽是目前采用最多也是最有效的一种方式。
屏蔽技术切断辐射电磁噪声的传输途径通,常用金属材料或磁性材料把所需屏蔽的区域包围起来,使屏蔽体内外的场相互隔离,切断电磁辐射信号,以保护被屏蔽体免受干扰,屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁屏蔽。
在实际工程应用时,对于电场干扰时,系统中的强电设备金属外壳(伺服驱动器、变频器、驱动器、开关电源、电机等)可靠接地实现主动屏蔽;敏感设备如智能纠错装置等外壳应可靠接地,实现被动屏蔽;强电设备与敏感设备之间距离尽可能远;高电压大电流动力线与信号线应分开走线,选用带屏蔽层的电缆,对于磁场干扰,选用高导磁率的材料,如玻莫合金等,并适当增加屏蔽体的壁厚;用双绞线和屏蔽线,让信号线与接地线或载流回线扭绞在一起,以便使信号与接地或载流回线之间的距离最近;增大线间的距离,使得干扰源与受感应的线路之间的互感尽可能地小;敏感设备应远离干扰源强电设备变压器等。
②隔离技术:隔离就是用隔离元器件将干扰源隔离,以防干扰窜入设备,保证电火花机床的正常运行。
常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法。
(1)光电隔离:光电隔离能有效地抑制系统噪声,消除接地回路的干扰。
在智能纠错系统的输入和输出端,用光耦作接口,对信号及噪声进行隔离;在电机驱动控制电路中,用光耦来把控制电路和马达高压电路隔离开。
(2)变压器隔离是一种用得相当广泛的电源线抗干扰元件,它最基本的作用是实现电路与电路之间的电气隔离,从而解决地线环路电流带来的设备与设备之间的干扰,同时隔离变压器对于抗共模干扰也有一定作用。
隔离变压器对瞬变脉冲串和雷击浪涌干扰能起到很好的抑制作用,对于交流信号的传输,一般使用变压器隔离干扰信号的办法。
DCS控制系统抗⼲扰能⼒分析DCS控制系统抗⼲扰能⼒分析摘要:随着科学技术的发展,DCS在⼯业控制中的应⽤越来越⼴泛。
DCS 控制系统的可靠性直接影响到⼯业企业的安全⽣产和经济运⾏,⽽系统的抗⼲扰能⼒则是关系整个系统可靠运⾏的关键。
⾃动化系统中所使⽤的各种类型DCS,有的是集中安装在控制室,有的是安装在⽣产现场和各电机设备上,它们⼤多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。
要提⾼DCS控制系统可靠性,⼀⽅⾯要求DCS⽣产⼚家提⾼设备的抗⼲扰能⼒;另⼀⽅⾯,要求⼯程设计、安装施⼯和使⽤维护中引起⾼度重视,多⽅配合才能完善解决问题,有效地增强系统的抗⼲扰性能。
⽽DCS接地系统的可靠性,⼜在很⼤程度上决定了该系统抗⼲扰能⼒的强弱。
关键词:控制系统可靠性抗⼲扰能⼒接地1 ⼲扰源及⼲扰的⼀般分类影响DCS控制系统的⼲扰源与⼀般影响⼯业控制设备的⼲扰源⼀样,⼤都产⽣在电流或电压剧烈变化的部位,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、⼲扰模式和⼲扰的波形性质的不同划分。
其中:按⼲扰产⽣的原因不同,分为放电⼲扰、浪涌⼲扰、⾼频振荡⼲扰等;按噪声的波形、性质不同,分为持续⼲扰、偶发⼲扰等;按⼲扰模式不同,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)电压迭加所形成。
共模电压有时较⼤,特别是采⽤隔离性能差的配电器供电室,变送器输出信号的共模电压普遍较⾼,有的可⾼达130V以上。
共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,(这就是⼀些系统I/O模件损坏率较⾼的主要原因),这种共模⼲扰可为直流、亦可为交流。
差模⼲扰是指作⽤于信号两极间的⼲扰电压,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,这将直接影响测量与控制精度。
2 DCS控制系统中⼲扰的主要来源由于测控信号是⼀种微弱的直流或变化缓慢的交变信号,最后还有过长距离传输过程,因此像⼤功率电机和其它电⽓设备产⽣的磁场,⾼压电⽓设备产⽣的电场以及各种电磁波辐射等的存在和变化都将以不同的途径和不同的⽅式混⼊测控系统中。
PLC系统信号的干扰及抗干扰措施可编程控制器PLC具有编程简单、通用性好、功能强、易于扩展等优点。
PLC控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。
PLC中采用了高集成度的微电子器件,可靠性高,但由于使用时工业生产现场的工作环境恶劣,如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰和电磁辐射等恶劣电磁环境,大大降低了PLC控制系统的可靠性。
为了确保控制系统稳定工作,提高可靠性,必须对系统采取一定的抗干扰方法和措施。
1 影响PLC控制系统稳定的干扰类型1.1 空间的辐射干扰空间的辐射电磁场(EMI)主要由电力网络、电气设备、雷电、高频感应加热设备、大型整流设备等产生,通常称为辐射干扰,其分布极为复杂。
其影响主要通过两条途径:一是对PLC 通讯网络的辐射,由通讯线路的感应引入干扰;二是直接对PLC内部的辐射,由电路感应产生干扰。
若此时PLC置于其辐射场内,其信号、数据线和电源线即可充当天线接受辐射干扰。
此种干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场的大小,特别是与频率有关。
1.2 传导干扰(1)来自电源的干扰在工业现场中,开关操作浪涌、大型电力设备的起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等均能在电网中形成脉冲干扰。
PLC的正常供电电源均由电网供电,因而会直接影响到PLC的正常工作。
由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间的电磁干扰而产生持续的高频谐波干扰。
特别在断开电网中的感性负载时产生的瞬时电压峰值是额定值的几十倍,其脉冲功率足以损坏PLC半导体器件,并且含有大量的谐波可以通过半导体线路中的分布电容、绝缘电阻等侵入逻辑电路,引起误动作。
(2)来自信号传输线上的干扰除了传输有效的信息外,PLC系统连接的各类信号传输线总会有外部干扰信号的侵入。
此干扰主要有2种途径:①通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串人的电网干扰;②信号线上的外部感应干扰,其中静电放电、脉冲电场及切换电压为主要干扰来源。
控制系统的抗干扰问题及措施卢磊顾文勇西安市自来水总公司南郊水厂陕西西安摘要针对西安某水厂仪器仪表等控制设备受到的越来越多的干扰问题阐述了形成干扰的原因和可能产生的后果并提出相应的抗干扰措施关键词控制系统电磁干扰抗干扰接地中图分类号$ # 文献标志码文章编号# & '& & '随着( (). 1)).可编程逻辑控制器的应用场合越来越广泛应用环境越来越复杂其所受到的干扰也越来越多制造商在生产过程中已大量运用抗干扰设计但在应用设计和安装中若不采用一些必要的抗干扰措施系统将可能出现意外问题在工程设计安装施工和使用维护中应有效地增强系统的抗干扰性能控制系统中电磁干扰的主要来源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主要来自以下几个方面来自空间的辐射干扰空间的辐射电磁干扰7).1 (. 15 . 0. . 1.7 5 主要是由电网电气设备的暂态过程雷电无线电广播电视雷达高频感应加热设备等产生一般通过设置屏蔽电缆和局部屏蔽及高压泄放元件进行保护来自电源的干扰因电源引入的干扰造成控制系统故障的情况很多系统的正常供电电源由电网提供电网内部的变化如开关操作浪涌大型电力设备启停等都通过输电线路传到电源系统如果电源性能不理想系统可能无法正常工作可以通过更换隔离性能更高的电源解决这个问题来自信号线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息外总会有外部干扰信号侵入由信号侵入干扰会引起5 "信号工作异常大大降低测量精度严重时损伤元器件甚至造成逻辑变化误动或死机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7).1 (. 1( ) / 7的有效手段之一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匀不同接地点间存在电位差引起的环路电流影响系统正常工作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部会出现感应电流通过屏蔽层和芯线之间的耦合干扰信号回路来自系统内部的干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生需要选择具有较多应用实例或经过考验的系统控制系统工程中应用的抗干扰设计为保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰必须从设计阶段开始便采取抑制措施抑制干扰源切断或衰减电磁干扰的传播途径提高装置和系统的抗干扰能力在选择设备时首先要选择有较高抗干扰能力的产品如采用浮地技术隔离性能好的系统其次还应了解生产厂家给出的抗干扰指标如共模抑制比差模抑制比采用国外产品时应按国标,>$'# 合理选择综合抗干扰设计时主要考虑来自系统外部的几种抑制措施另外还必须利用软件手段进一步提高系统的安全可靠性抗干扰措施采用性能优良的电源抑制电网引入的干扰对系统供电的电源和与系统有直接电气连接的仪表的供电电源虽然采取了一定的隔第'卷第期'年月供水技术6%$78$7 9"",:;) '9%'离措施但还不够主要是使用的隔离变压器分布参数大抑制干扰能力差经电源耦合而串入共模干扰差模干扰所以对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小抑制带大的配电器以减少系统的干扰此外应保证电网馈电不中断一般可采用在线式不间断供电电源= 供电提高供电的安全可靠性=还具有较强的干扰隔离性能是一种控制系统的理想电源电缆敷设为了减少动力电缆辐射电磁干扰尤其是变频装置直流调速装置的馈电电缆可采用铜带铠装屏蔽电力电缆从而降低动力线产生的电磁干扰信号电缆应按传输信号种类分层辐射严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号避免信号线与动力电缆靠近平行敷设以防电磁干扰采用必需的防雷措施按照防护范围可将弱电设备的防雷措施分为外部防护和内部防护为了满足微电子设备构成的网络系统对安全提出的要求应从单纯一维防护转为三维防护包括对防直击雷防感应雷电波侵入防雷电电磁感应防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面的综合考虑从软件设计方面提高系统的抗干扰能力利用内部如定时器计数器辅助继电器等元件设计一些程序可以屏蔽输入元件的误信号防止输出元件的误动作提高系统的抗干扰能力正确选择接地点完善接地系统接地的目的既为了安全又为了抑制干扰完善的接地系统是控制系统抗电磁干扰的重要措施之一信号源接地时屏蔽层应在信号侧接地不接地时应在侧接地信号线中间有接头时屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理一定要避免多点接地多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时各屏蔽层应相互连接好并做绝缘处理选择适当的接地处单点接地实际应用西安南郊水厂拥有多种专用仪器仪表和相应的控制设备且数量众多为了保证系统的正常运行在系统设计中分别从电源传输电缆防雷接地及信号保护入手实施了系统的抗干扰防护措施供电系统采用=供电并选用配电保护器接入单元的电源回路使通过保护器输出的电压保持恒定所有单元都配有此保护装置电缆敷设采用铠装电缆直埋传输严格按照规范避免了与动力信号电缆的不必要的交叉而产生的相互干扰对于模拟信号采用屏蔽电缆并穿钢管敷设在每台柜内设置防雷击和防过电压的浪涌抑制器对于模拟量及网络分别采用仪器信号保护器和>网络保护器从软件设计方面提高抗干扰能力例如阀门的行程开关或设备按钮等常常会因为抖动而发出误信号抖动时间一般都比较短针对抖动时间短的特点可用内部计时器经过一定时间的延时得到消除抖动后的可靠有效信号从而达到抗干扰的目的仪器信号保护器用于隔离单元模拟量的输入和输出防止可能因这些回路窜入高压而损坏设备>网络保护器串入单元的通讯网络>中以保护通讯模块不受损坏自'年月日运行至今系统运行稳定内部元器件无故障损坏工作正常无故障发生在'年夏季的雷电高发期该系统经受了考验工作正常无任何损失保障了夏季高峰供水期间的生产正常运行结语如何进一步提高控制系统的抗干扰能力多种方法和措施正在研究探索之中的应用应综合考虑各方面的因素合理有效地抑制干扰通过正确设计硬件线路选用高质量的元器件充分利用本身软元件灵活巧妙地编程等措施有效地提高系统的抗干扰能力保障控制系统的正常工作参考文献朱善君翁樟邓丽爱等可编程控制系统原理应用维护北京清华大学出版社''菲尼克斯公司产品说明书菲尼克斯电气防雷及电涌保护器A=石油化工仪表接地设计规范=,>'建筑物电子信息系统防雷技术规范=) ). .( ) '# 1收稿日期'& #&第'卷第期供水技术'年月。