模擬量信號(hào)干擾解決辦法有哪些

在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，模擬量信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸至關(guān)重要。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，模擬量信號(hào)往往會(huì)受到各種干擾，導(dǎo)致信號(hào)失真或誤差，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本文將詳細(xì)探討模擬量信號(hào)干擾的來源，并提出相應(yīng)的解決辦法，以期為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的從業(yè)人員提供參考。

模擬量信號(hào)干擾的來源

1.外部電磁干擾：當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)與其他電子設(shè)備或設(shè)施靠近時(shí)，外部電磁場的擾動(dòng)會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)。例如，模擬信號(hào)線路與電源線、電機(jī)線等高功率線路靠近時(shí)，會(huì)受到電磁輻射的影響，產(chǎn)生噪聲和干擾。此外，變頻器、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備等也是常見的電磁干擾源。

2.地線干擾：地線在信號(hào)傳輸過程中起到了導(dǎo)引和屏蔽的作用。然而，當(dāng)?shù)鼐€存在接地電阻不均勻、接線材料導(dǎo)電性能差等問題時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生地線干擾。地線干擾會(huì)引入不均勻的接地電位，導(dǎo)致模擬量信號(hào)的測(cè)量誤差。

3.信號(hào)線路接觸不良：由于接觸不良，信號(hào)線路與連接器之間會(huì)產(chǎn)生浮動(dòng)接觸電阻，導(dǎo)致信號(hào)傳輸時(shí)出現(xiàn)干擾和失真。

4.信號(hào)線路長度影響：信號(hào)線路過長會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的衰減和傳輸速度的降低，進(jìn)而影響模擬量信號(hào)的準(zhǔn)確度。

5.溫度變化：當(dāng)溫度變化時(shí)，電子元件的特性會(huì)發(fā)生變化，如電阻值、電容值等，從而引起模擬量信號(hào)的漂移。

6.內(nèi)部干擾：PLC系統(tǒng)內(nèi)部的元器件及電路間的相互電磁輻射也會(huì)產(chǎn)生干擾，如邏輯電路對(duì)模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響等。

模擬量信號(hào)干擾的解決辦法

1.使用信號(hào)隔離器：信號(hào)隔離器(又稱信號(hào)變送器)可以對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行輸入、輸出、電源三端隔離，是抗干擾的有效措施之一。它可以直接從信號(hào)源側(cè)排除干擾源，尤其適用于復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場。

2.加磁環(huán)：磁環(huán)可以排除信號(hào)傳輸線路的干擾源，通過磁耦合原理減少電磁干擾對(duì)信號(hào)的影響。

3.PLC供電加隔離變壓器：隔離變壓器可以從電源進(jìn)線側(cè)排除干擾源，確保PLC供電的穩(wěn)定性。

4.信號(hào)分開走線：開關(guān)量信號(hào)和模擬量信號(hào)應(yīng)分開走線，避免相互干擾。同時(shí)，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)不能合用同一根多芯電纜，更不能和電源線共用電纜。

5.采用單獨(dú)屏蔽線：模擬信號(hào)最好采用單獨(dú)屏蔽線進(jìn)行傳輸，以減少外部電磁場的干擾。屏蔽線在輸入輸出側(cè)懸空，而在PLC側(cè)接地，以保護(hù)信號(hào)源。

6.加強(qiáng)信號(hào)源：選擇信號(hào)類型時(shí)，最好采用4-20mA的電流信號(hào)，這種信號(hào)類型具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

7.選用合適的線纜：模擬信號(hào)負(fù)載是電磁閥類的，最好能選用線徑較大的線纜(如1.5mm2)，以減少信號(hào)源的衰減。

8.遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源：信號(hào)線纜應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源，如變頻器、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備等。在布線時(shí)，應(yīng)盡可能讓信號(hào)源遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場干擾源。

9.軟件濾波：在PLC程序中，可以采用數(shù)字濾波或斜坡函數(shù)等算法對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行過濾。這種方法雖然無法從根本上消除干擾，但可以在一定程度上彌補(bǔ)硬件上的不足。

10.專用接地：PLC系統(tǒng)應(yīng)有自己的專用接地。專用接地可以確保接地電阻的均勻性，減少地線干擾。同時(shí)，應(yīng)避免將不同接地點(diǎn)連接在一起，以免引起地環(huán)路電流和干擾。

11.雙絞屏蔽電纜：為了減少電子干擾，對(duì)于模擬信號(hào)應(yīng)使用雙絞屏蔽電纜。這種電纜的屏蔽層可以有效減少外部電磁場的干擾。然而，需要注意的是，如果電纜兩端存在電位差，屏蔽層中可能會(huì)產(chǎn)生等電位連接電流，對(duì)模擬信號(hào)造成干擾。在這種情況下，應(yīng)讓電纜的屏蔽層一端接地。

結(jié)論

模擬量信號(hào)干擾是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中常見的問題。通過了解干擾的來源并采取相應(yīng)的解決辦法，可以有效地減少干擾對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的解決辦法，并結(jié)合軟件濾波等措施進(jìn)行綜合考慮。同時(shí)，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)工作也是減少干擾的重要途徑之一。只有確保模擬量信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸，才能確保工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行和高效生產(chǎn)。