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提高傳感器輸出信號(hào)的抗干擾能力

發(fā)布時(shí)間:2013-03-07 責(zé)任編輯:shyhuang

【導(dǎo)讀】本文主要從電流信號(hào),PLC控制信號(hào),開(kāi)關(guān)量輸入,電氣控制失靈,變頻器等方面分析了干擾信號(hào)的來(lái)源,提出相應(yīng)措施來(lái)解決干擾信號(hào)來(lái)提高傳感器的抗干擾能力。

共模干擾

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)多路信號(hào),如4~20mA、0~10mA、1~5V同時(shí)輸入多個(gè)控制器時(shí),如下圖所示。

對(duì)于傳感器輸出的電流信號(hào),只經(jīng)PLC和變頻器的輸入阻抗之和不大于傳感器的輸出負(fù)載阻抗即可,壓力傳感器的信號(hào)可以同時(shí)串入PLC和變頻器,如只有壓力傳感器信號(hào),則PLC和變頻器也都可以正常接收壓力傳感器的信號(hào)。而當(dāng)液位傳感器的信號(hào)也同時(shí)接入PLC和變頻器時(shí),因PLC接收信號(hào)的-端都在變頻器的+端,當(dāng)兩傳感器的信號(hào)電流不一樣時(shí),就有可能使PLC兩-端的電位有較大的差異,就就形成了共模干擾電壓。如PLC輸入端又互相不是隔離的,則會(huì)造成PLC的模擬信號(hào)輸入端接收不正常。變頻器的兩輸入信號(hào)是在PLC的后面,其-端電位可保持在變頻器內(nèi)部電路設(shè)定的狀態(tài),問(wèn)題不大。

 

圖1:傳感器應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖

解決的辦法如下圖所示,在PLC輸入信號(hào)的一端加裝隔離模塊,此時(shí)PLC的兩個(gè)-端中,由于一個(gè)是處于隔離狀態(tài),所以不會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)-端一高一低,與PLC內(nèi)部電路不相適應(yīng)的現(xiàn)象。

 

圖2:帶隔離的傳感器應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖

變頻器干擾

由于變頻器輸出正統(tǒng)波中有許多高次諧波,這些諧波分量通過(guò)電源線,耦合、感應(yīng)等方式傳播,嚴(yán)重時(shí)不但會(huì)造成傳感器或電子設(shè)備不能正常工作,還會(huì)造成變頻器自身出現(xiàn)接地故障不能正常工作。常采取措施有以下幾項(xiàng):

變頻器按說(shuō)明書(shū)正確可靠接地;
變頻器載波頻率要盡是設(shè)低一此,降低諧波輻射強(qiáng)度,減少位移電流;
變頻器輸出側(cè)安裝輸出電抗器,減少電纜的電磁輻射和位移電流;
與變頻器連接的輸入輸出信號(hào)用隔離模塊或中間繼電器隔離開(kāi);
變頻器電源輸入側(cè)安裝輸入電抗器,減少變頻器對(duì)電網(wǎng)的諧波污染;
在變頻器的中間直流環(huán)節(jié)串接直流電抗器提高功率因數(shù)。

電源干擾

很多干擾信號(hào)是通過(guò)電源線傳播的,對(duì)于控制線路和控制裝置,其電源可采用1:1的隔離變壓器供電,并將隔離變壓器的屏蔽端可靠抗議地,如下圖所示:

 

圖3:變壓器使用結(jié)構(gòu)

傳感器輸出信號(hào)的抗干擾

傳感器到PLC(或其它控制器)去的弱電信號(hào),可采用阻容濾波的方法減少干擾,如下圖所示。

 

圖4:傳感器信號(hào)傳輸?shù)絇LC

傳感器的輸出信號(hào),不論是電壓還是電流,經(jīng)過(guò)R、C阻容濾波,信號(hào)中的高頻干擾信號(hào)被濾掉,輸出信號(hào)就平滑了。如傳感器是電壓信號(hào),電阻R可以大一些,1K~幾百K均可,電容C從0.1~10uF;如是電流信號(hào),則電阻R及PLC側(cè)的輸入電阻之和不能大于傳感器的最大電阻值,多數(shù)情況下R≤500Ω,電容C的值從0.1~10uF間。

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控制器的開(kāi)關(guān)量輸入

有時(shí)PLC或其它控制器的開(kāi)關(guān)量輸入由于受外界干擾影響而瞬間輸入錯(cuò)誤,導(dǎo)致PLC產(chǎn)生誤動(dòng)作,這時(shí)在PLC的輸入端并上一個(gè)0.1uF的小電容就可以消除這種干擾,如下圖所示:

 

圖5:PLC控制信號(hào)的輸入

電氣電路控制失靈

用按鈕和開(kāi)關(guān)起停較遠(yuǎn)處交流電機(jī)(或設(shè)備)時(shí),有時(shí)想停卻停不了,電路如圖所示:

 

圖6:電氣控制失靈

由于開(kāi)關(guān)K離接觸器KM較遠(yuǎn),兩根電線很長(zhǎng)導(dǎo)致其分布電容C將變得很大,在交流電路中,這個(gè)分布電容中將有位移電流流過(guò),即使開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)也可能因KM維持能量不需太大而導(dǎo)致KM不釋放,設(shè)備停不下來(lái),此時(shí),可以按以下方法解決:

用直流信號(hào)遠(yuǎn)控;

在交流接觸器KM的線圈上并一個(gè)電燈或電阻,使分布電容流過(guò)的電流不足以維持線圈的吸合。

屏蔽雙絞線和屏蔽線接地

對(duì)于弱信號(hào)的傳輸,如能形成一對(duì)電流相等方向相反的回路,最好采用雙絞線,這樣導(dǎo)線本身就具有一定的抗干擾能力,因?yàn)閮蓚€(gè)相近的雙絞線形成的感應(yīng)電壓正好相反,本身就把外界耦合進(jìn)來(lái)的干擾信號(hào)給抵消掉了,如再加上良好的屏蔽,其干擾能力就更強(qiáng)了。多數(shù)弱電信號(hào)的屏蔽層可以在接收信號(hào)側(cè)(如PLC側(cè))一點(diǎn)集中接地,或是兩邊都不接地,視現(xiàn)場(chǎng)的抗干擾效果而定。

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