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、ganyingdengfangshichuanbo,yanzhongshibudanhuizaochengchuanganqihuodianzishebeibunengzhengchanggongzuo,haihuizaochengbianpinqizishenchuxianjiediguzhangbunengzhengchanggongzuo。changcaiqucuoshiyouyixiajixiang:
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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