通信中干擾抑制方法[分析運用]

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，線路存在回波干擾，此時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，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接口的信號地相連，注意信號地不要接大地。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，因為會導(dǎo)致變頻器過電流時延遲過電流保護動作，只能加電抗器，以改善功率因數(shù)。避免變頻器的動力線與信號

2、線平行布線和集束布線，應(yīng)分散布線。檢測器的連接線、控制用信號線要使用雙絞屏蔽線。變頻器、電機的接地線應(yīng)接到同一點上。在大量產(chǎn)生噪聲的機器上裝設(shè)浪涌抑制器，加數(shù)據(jù)線濾波器到信號線上。將檢測器的連接線、控制用信號線的屏蔽層用電纜金屬夾鉗接地。信號線和動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)備的信號線，應(yīng)遠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，造成電容補償設(shè)備等設(shè)備燒毀。諧波還會引起繼電器保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于電力系統(tǒng)外部，諧波會對通信設(shè)備和電子設(shè)備產(chǎn)生嚴重干擾，因而，改善中頻爐電力品質(zhì)成為應(yīng)對的主要著力點。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組合而成，與諧波源并聯(lián)，除起濾波作用外，還兼顧無功補償?shù)男枰?。這種濾波器出現(xiàn)最早，成本比較低，但同時存在一些較難克服的缺點，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，隨著時間諧振點會漂移，導(dǎo)致諧波濾除效果越來越差。同時，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，其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流，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行跟蹤補償，且補償特性不受電網(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，價格昂貴，投資回報期長，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，同時引入TOPSPARK G5的核心技術(shù)，揚長避短，創(chuàng)造性地解決了上述技術(shù)的不足，以獨特的方式為中頻

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，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)，避免諧振點的漂移，大大提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。同時成本也得到有效控制，以縮短用戶的投資回報期。通過對中頻爐全頻域諧波的有效濾波，同時加強了設(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，并強調(diào)了其在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用時必須全面、系統(tǒng)地考慮抗干擾機理和措施。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、易于擴展等優(yōu)點。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)濟運行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(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)備的起動或停止引起電網(wǎng)電壓的波動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。為了確保控制系統(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PLC置于其輻射場內(nèi)，其信號、數(shù)據(jù)線和電源線即可充當天線接受輻射干擾。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)中的感性負載時產(chǎn)生的瞬時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，引起誤動作。（2）來自信號傳輸線上的干擾除了傳輸有效的信息外，PLC系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線總會有外部干擾信號的侵入。此干擾主要有2種途徑： 通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串人的電網(wǎng)干擾； 信號線上的外部感應(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。由信號線引入的干

9、擾會引起IO信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。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、誤動作甚至死機。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、交流地和保護地等。地電位的分布干擾主要是各個接地點的電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，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的邏輯運算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對信號測控的

10、嚴重失真和誤動作。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)計時應(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)計分析，PLC系統(tǒng)的干擾中有70是從電源耦合進來的。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線的高頻干擾信號，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。接地線與機器的接地端相聯(lián)，基本單元必須接地，如果選用擴展單元，其接地點與基本單元接地點接在一起。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，接地線與動力設(shè)備（如電動機）的接地點應(yīng)分開，若達不到此要求，則可與其它設(shè)備公共接地，嚴禁與其它設(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)避開強電回路，若無法避開時，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 輸入信號的抗干擾輸入信號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。在輸入端有感性負載時，為了防止電路信號突變而產(chǎn)生感

13、應(yīng)電勢的影響，可采用硬件的可靠性容錯和容差設(shè)計技術(shù)，對于交流輸入信號，可在負載兩端并聯(lián)電容C和電阻R，對于直流輸入信號，可并接續(xù)流二極管D。一般負載容量在10VA以下時，應(yīng)選C為0.1F，R為120 ，當負載容量在10VA以上時，應(yīng)選C為0.47F，R為47 。具體電路如圖3所示.圖3 輸入信號的抗干擾設(shè)計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)負載要求來決定。若負載超過了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載，輸出信號由OFF變?yōu)镺N或從ON變?yōu)镺FF時都會有某些電量的突

14、變而可能產(chǎn)生干擾，故應(yīng)采取相應(yīng)的保護措施，以保護PLC的輸出觸點，對于直流負載，通常是在線圈兩端并聯(lián)續(xù)流二極管D，二極管應(yīng)盡可能靠近負載，二極管可為1A的管子。對于交流負載，應(yīng)在線圈兩端并聯(lián)RC吸收電路，根據(jù)負載容量，電容可取0.1-0.47 F，電阻可取47-120 ，且RC盡可能靠近負載。如圖4所示。圖4 PLC 輸出觸點的保護2.4 外部配線的抗干擾設(shè)計外部配線之間存在著互感和分布電容，進行信號傳送時會產(chǎn)生竄擾。為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入、輸出信號與直流輸入、輸出信號應(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。配線時在30米以下的短距離，直流和交流輸入、輸出信號線最好不要使用同一電纜，如果要走同一配線管時，輸入信號要使用屏蔽電纜。如圖5所示。30-300米距離的配線時，直流和交流輸出、輸入信號線要分別使用各自電纜，并且輸入信號線一定要用屏蔽線。對于300米以上長距離配線時，則可用中間繼電器轉(zhuǎn)換信號，或使用遠程I/O通道。對于控制器的接地線要與電源線或動力線分開，輸入、輸出信號線要與高電壓、大電流的動力線分開配線。圖 5 屏蔽電纜處理法3 軟件抗干擾設(shè)計盡管硬件抗干擾可濾除大部分干擾信號，但因干擾信號產(chǎn)生的原因很復(fù)雜。且具有很大的隨機性，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)加以補充，作為硬件措施的輔助手段。軟件抗干擾方法沒計簡單、修改靈活、耗費資源少，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，嚴重時會使系統(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，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)果完全相同時才視為有效

17、。若多次采集后，信號總是變化不定，可停止采集，發(fā)出報警信號。在滿足實時性要求的前提 ，如果在各次采集數(shù)守信號之間插入一段延時，數(shù)據(jù)的可靠性會更高。如果在系統(tǒng)實時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)字濾波在某些信號的采集過程中，由于存在隨機干擾而可能使被測信號的隨機誤差加大。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，廣泛應(yīng)用于工業(yè)計算機測控系統(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)用范圍的逐漸擴大，加之系統(tǒng)惡劣的工作環(huán)境，它所要克服的干擾就會越來越多，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。微機型繼電保護的原理？怎么樣抗干擾？以及抗干擾的措施?微機繼電器保護的原理，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)動開關(guān)跳閘。詳細解釋：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（接點信號，如開關(guān)分合位、儲能狀態(tài)、地刀位置等）2）進行數(shù)據(jù)分析，則需要一個有計算能力的大腦，這就是微機芯片，例如：單片機、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)進行分析，然后得出電氣設(shè)備運行狀態(tài)是否異常的結(jié)果。4）輸出告警及驅(qū)動開關(guān)跳閘。這主要指信號輸出?？梢苑纸鉃槔^電器輸出（獨立的報警繼電器輸出、獨立的跳閘繼電器輸出），指示燈輸出（不同的告警信息驅(qū)動對應(yīng)的指示燈），提示文字輸出（在現(xiàn)實界面上彈出對應(yīng)告警窗口，顯示告警信息），通訊輸出（把微機保護裝置內(nèi)的信息通過通訊的方式傳送給監(jiān)控主機或者上級監(jiān)控中心）5）與非微機型或者常規(guī)繼電器比較更多的優(yōu)點：微機型繼電保護裝置可以完成自檢，自檢異常時告警輸出，及時通知到設(shè)備管理或運行維護人員。提高系統(tǒng)運行的安全性。6）通過微機型繼電保護裝置的已有平臺，可以實現(xiàn)更多的應(yīng)用功能。例如：集成測量功能（實現(xiàn)對電氣

20、參數(shù)的完整測量），實現(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、人機界面、機箱等。微機保護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行非正常操作，導(dǎo)致跳閘等誤操作，必須對輸出的操作進行校核）3 軟、硬件冗余技術(shù)。(對采集數(shù)據(jù)進行比較或多通道采集數(shù)據(jù)、對運算結(jié)果進行核算)對微機保護裝置的抗干擾性能，有著嚴格的測試，其測試內(nèi)容包括：1共模干擾 符合IEC255-22-1標準 等級3 2.5KV/1MHZ/1min2差模干擾 符合IEC255-22-1標準 等級3 1.0KV/1MHZ/1min3輻射電磁場干擾 符合IEC255-22-3標準 等級3至試驗設(shè)備天線距離0.5m，在所有側(cè)面試驗場強，頻率波段80-1000MHZ，10V/m4靜電電場干擾 符合IEC255-22-2標準 等級4接觸放電 8KV空氣放電 1