提高傳感器輸出信號的抗幹擾能力
發布時間:2013-03-07 責任編輯:shyhuang
【導讀】本文主要從電流信號,PLC控製信號,開關量輸入,電氣控製失靈,變頻器等方麵分析了幹擾信號的來源,提出相應措施來解決幹擾信號來提高傳感器的抗幹擾能力。
共模幹擾
當現場多路信號,如4~20mA、0~10mA、1~5V同時輸入多個控製器時,如下圖所示。
對於傳感器輸出的電流信號,隻經PLC和變頻器的輸入阻抗之和不大於傳感器的輸出負載阻抗即可,壓力傳感器的信號可以同時串入PLC和變頻器,如隻有壓力傳感器信號,則PLC和變頻器也都可以正常接收壓力傳感器的信號。而當液位傳感器的信號也同時接入PLC和變頻器時,因PLC接收信號的-端都在變頻器的+端,當兩傳感器的信號電流不一樣時,就有可能使PLC兩-端的電位有較大的差異,就就形成了共模幹擾電壓。如PLC輸入端又互相不是隔離的,則會造成PLC的模擬信號輸入端接收不正常。變頻器的兩輸入信號是在PLC的後麵,其-端電位可保持在變頻器內部電路設定的狀態,問題不大。
圖1:傳感器應用結構圖
解決的辦法如下圖所示,在PLC輸入信號的一端加裝隔離模塊,此時PLC的兩個-端中,由於一個是處於隔離狀態,所以不會出現兩個-端一高一低,與PLC內部電路不相適應的現象。
圖2:帶隔離的傳感器應用結構圖
變頻器幹擾
由於變頻器輸出正統波中有許多高次諧波,這些諧波分量通過電源線,耦合、感(gan)應(ying)等(deng)方(fang)式(shi)傳(chuan)播(bo),嚴(yan)重(zhong)時(shi)不(bu)但(dan)會(hui)造(zao)成(cheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)或(huo)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo),還(hai)會(hui)造(zao)成(cheng)變(bian)頻(pin)器(qi)自(zi)身(shen)出(chu)現(xian)接(jie)地(di)故(gu)障(zhang)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。常(chang)采(cai)取(qu)措(cuo)施(shi)有(you)以(yi)下(xia)幾(ji)項(xiang):
變頻器按說明書正確可靠接地;
變頻器載波頻率要盡是設低一此,降低諧波輻射強度,減少位移電流;
變頻器輸出側安裝輸出電抗器,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用隔離模塊或中間繼電器隔離開;
變頻器電源輸入側安裝輸入電抗器,減少變頻器對電網的諧波汙染;
在變頻器的中間直流環節串接直流電抗器提高功率因數。
電源幹擾
很多幹擾信號是通過電源線傳播的,對於控製線路和控製裝置,其電源可采用1:1的隔離變壓器供電,並將隔離變壓器的屏蔽端可靠抗議地,如下圖所示:
圖3:變壓器使用結構
傳感器輸出信號的抗幹擾
傳感器到PLC(或其它控製器)去的弱電信號,可采用阻容濾波的方法減少幹擾,如下圖所示。
圖4:傳感器信號傳輸到PLC
傳感器的輸出信號,不論是電壓還是電流,經過R、C阻容濾波,信號中的高頻幹擾信號被濾掉,輸出信號就平滑了。如傳感器是電壓信號,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,則電阻R及PLC側的輸入電阻之和不能大於傳感器的最大電阻值,多數情況下R≤500Ω,電容C的值從0.1~10uF間。
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控製器的開關量輸入
有時PLC或其它控製器的開關量輸入由於受外界幹擾影響而瞬間輸入錯誤,導致PLC產生誤動作,這時在PLC的輸入端並上一個0.1uF的小電容就可以消除這種幹擾,如下圖所示:

圖5:PLC控製信號的輸入
電氣電路控製失靈
用按鈕和開關起停較遠處交流電機(或設備)時,有時想停卻停不了,電路如圖所示:
圖6:電氣控製失靈
由於開關K離接觸器KM較遠,兩根電線很長導致其分布電容C將變得很大,在交流電路中,這個分布電容中將有位移電流流過,即使開關K斷開也可能因KM維持能量不需太大而導致KM不釋放,設備停不下來,此時,可以按以下方法解決:
用直流信號遠控;
在交流接觸器KM的線圈上並一個電燈或電阻,使分布電容流過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dui於yu弱ruo信xin號hao的de傳chuan輸shu,如ru能neng形xing成cheng一yi對dui電dian流liu相xiang等deng方fang向xiang相xiang反fan的de回hui路lu,最zui好hao采cai用yong雙shuang絞jiao線xian,這zhe樣yang導dao線xian本ben身shen就jiu具ju有you一yi定ding的de抗kang幹gan擾rao能neng力li,因yin為wei兩liang個ge相xiang近jin的de雙shuang絞jiao線xian形xing成cheng的de感gan應ying電dian壓ya正zheng好hao相xiang反fan,本ben身shen就jiu把ba外wai界jie耦ou合he進jin來lai的de幹gan擾rao信xin號hao給gei抵di消xiao掉diao了le,如ru再zai加jia上shang良liang好hao的de屏ping蔽bi,其qi幹gan擾rao能neng力li就jiu更geng強qiang了le。多duo數shu弱ruo電dian信xin號hao的de屏ping蔽bi層ceng可ke以yi在zai接jie收shou信xin號hao側ce(如PLC側)一點集中接地,或是兩邊都不接地,視現場的抗幹擾效果而定。
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