談怎樣才能更好解決系統(tǒng)中的信號干擾?
怎樣才能更好解決系統(tǒng)信號干擾
1：首先我們要了解現(xiàn)場系統(tǒng)為什么會有干擾？什么原因？共有幾種？
1） 地環(huán)流干擾
在工業(yè)生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu),它們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、毫安級的小信號;有幾十伏,甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號;既有低頻直流信號,也有高頻脈沖信號等等,構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間傳輸相互干擾,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作.出現(xiàn)這種情況除了每個儀表、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外,還有一個十分重要的原因就是各種儀器設(shè)備根據(jù)要求和目的都需要接地,例如為了安全,機(jī)殼需要接大地;為了使電路正常工作,系統(tǒng)要有公共參考點(diǎn);為了抑制干擾加屏蔽罩,屏蔽罩也需要接地.但是由于儀表和設(shè)備之間的參考點(diǎn)之間存在電勢差(也就是各設(shè)備的共地點(diǎn)不同)因而形成“地環(huán)流”、“接地環(huán)路”問題。當(dāng)環(huán)流很大時，會出現(xiàn)很高的共摸噪聲電壓，并通過分布參數(shù)耦合到信號線,或直接連接到電平信號線上,將產(chǎn)生很大的串模干擾,甚至損壞接口電路及設(shè)備。
2）自然干擾
雷電是一種主要的自然干擾源，雷電產(chǎn)生的干擾可以傳輸?shù)綌?shù)千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形是疊加在一竄隨機(jī)脈沖背景上的一個大尖峰脈沖。宇宙噪聲是電離輻射產(chǎn)生的，在一天中不斷變化。太陽噪聲則隨著太陽活動情況劇烈變化。自然界噪聲主要會對通信造成干擾 而雷電能量尖峰脈沖可以對很多設(shè)備造成損壞，應(yīng)該加以避免或降低損壞程度，減少損失。
3）人為干擾
電磁干擾產(chǎn)生的根本原因是導(dǎo)體中有電壓或電流的變化，即較大的dv/dtdi/dt.dv/dt或di/dt能夠使導(dǎo)體產(chǎn)生電磁波輻射。一方面，人們可以利用這一特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)特定功能，例如，無線通信、雷達(dá)或其他功能，另一方面，電子設(shè)備在工作時，由于導(dǎo)體中的dv/dt或di/dt會產(chǎn)生伴隨電磁輻射。無論主觀上出于什么目的，客觀上對電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠企業(yè)在生產(chǎn)過程中會經(jīng)常有一些大型的設(shè)備（電機(jī)、變頻器等）頻繁開關(guān)，它們也會造成一些容性、感性的干擾，也將影響儀器儀表正常顯示或采集。凡是有電壓電流突變的場合，肯定會有電磁干擾存在。數(shù)字脈電路就是一種典型的干擾源。隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電磁污染情況會越來越嚴(yán)重。
2：怎樣解決系統(tǒng)中的三種干擾呢？
首先干擾的三要素是干擾源、敏感源和耦合路徑，這三要素缺少一個，電磁兼容問題都不會存。因此要從這三要素入手。找出最方便的解決辦法，一般干擾源和敏感源是沒辦法解決的，通常是從耦合路徑想辦法，也是最常用的辦法。如加屏蔽、加濾波等手段。而處理地環(huán)流最為常見也最為麻煩，現(xiàn)在以此為探討話題。
1）第一種方法：
所有現(xiàn)場設(shè)備不接地，使所有過程環(huán)路只有一個接地點(diǎn)，不能形成回路，這種方法看似簡單。但實(shí)際應(yīng)用中往往很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟承┰O(shè)備要求必須接地才能保證測量精度或人身安全，某些設(shè)備可能因?yàn)殚L期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn)。
2）第二種方法：
使兩接地點(diǎn)的電勢相同，但由于接地的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方法其實(shí)在實(shí)際中也無法完全能做到。
3）第三種方法：
在各個過程環(huán)節(jié)中使用信號隔離器，斷開過程環(huán)路，同時 又不影 響過程信號的正常傳輸，從而徹底解決地環(huán)路的問題。
3：為什么采用信號隔離器具有很好的優(yōu)越性呢？
在各個過程環(huán)路中使用信號隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現(xiàn)場帶的隔離的變送器（分設(shè)備可以做到），也可以用信號隔離器來實(shí)現(xiàn)。比較起來，用信號隔離器有以下優(yōu)點(diǎn)：
•絕大部分情況，采用信號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜
•信號隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加優(yōu)越
•信號隔離器應(yīng)用靈活，而且它還有信號轉(zhuǎn)換和信號分配及接口轉(zhuǎn)換等功能，使用起來更加方便
•信號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨(dú)立，構(gòu)成系統(tǒng)的配置、日常維護(hù)更加方便。
4：現(xiàn)在市場有那么多品牌的隔離器，價(jià)格參差不齊，該怎么選擇呢？
隔離器位于二個系統(tǒng)通道之間，所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能，同時要使隔離器輸入輸出模式（電壓型、電流型、環(huán)路供電型等）適應(yīng)前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強(qiáng)度﹑總線通訊功能等許多重要參數(shù)涉及產(chǎn)品性能，例如：噪音與精度有關(guān)、功耗熱量與可靠性有關(guān)，這些需要使用者慎選。總之，適用、可靠、產(chǎn)品性價(jià)比是選擇隔離器的主要原則。
1：首先我們要了解現(xiàn)場系統(tǒng)為什么會有干擾？什么原因？共有幾種？
1） 地環(huán)流干擾
在工業(yè)生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu),它們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、毫安級的小信號;有幾十伏,甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號;既有低頻直流信號,也有高頻脈沖信號等等,構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間傳輸相互干擾,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作.出現(xiàn)這種情況除了每個儀表、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外,還有一個十分重要的原因就是各種儀器設(shè)備根據(jù)要求和目的都需要接地,例如為了安全,機(jī)殼需要接大地;為了使電路正常工作,系統(tǒng)要有公共參考點(diǎn);為了抑制干擾加屏蔽罩,屏蔽罩也需要接地.但是由于儀表和設(shè)備之間的參考點(diǎn)之間存在電勢差(也就是各設(shè)備的共地點(diǎn)不同)因而形成“地環(huán)流”、“接地環(huán)路”問題。當(dāng)環(huán)流很大時，會出現(xiàn)很高的共摸噪聲電壓，并通過分布參數(shù)耦合到信號線,或直接連接到電平信號線上,將產(chǎn)生很大的串模干擾,甚至損壞接口電路及設(shè)備。
2）自然干擾
雷電是一種主要的自然干擾源，雷電產(chǎn)生的干擾可以傳輸?shù)綌?shù)千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形是疊加在一竄隨機(jī)脈沖背景上的一個大尖峰脈沖。宇宙噪聲是電離輻射產(chǎn)生的，在一天中不斷變化。太陽噪聲則隨著太陽活動情況劇烈變化。自然界噪聲主要會對通信造成干擾 而雷電能量尖峰脈沖可以對很多設(shè)備造成損壞，應(yīng)該加以避免或降低損壞程度，減少損失。
3）人為干擾
電磁干擾產(chǎn)生的根本原因是導(dǎo)體中有電壓或電流的變化，即較大的dv/dtdi/dt.dv/dt或di/dt能夠使導(dǎo)體產(chǎn)生電磁波輻射。一方面，人們可以利用這一特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)特定功能，例如，無線通信、雷達(dá)或其他功能，另一方面，電子設(shè)備在工作時，由于導(dǎo)體中的dv/dt或di/dt會產(chǎn)生伴隨電磁輻射。無論主觀上出于什么目的，客觀上對電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠企業(yè)在生產(chǎn)過程中會經(jīng)常有一些大型的設(shè)備（電機(jī)、變頻器等）頻繁開關(guān)，它們也會造成一些容性、感性的干擾，也將影響儀器儀表正常顯示或采集。凡是有電壓電流突變的場合，肯定會有電磁干擾存在。數(shù)字脈電路就是一種典型的干擾源。隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電磁污染情況會越來越嚴(yán)重。
2：怎樣解決系統(tǒng)中的三種干擾呢？
首先干擾的三要素是干擾源、敏感源和耦合路徑，這三要素缺少一個，電磁兼容問題都不會存。因此要從這三要素入手。找出最方便的解決辦法，一般干擾源和敏感源是沒辦法解決的，通常是從耦合路徑想辦法，也是最常用的辦法。如加屏蔽、加濾波等手段。而處理地環(huán)流最為常見也最為麻煩，現(xiàn)在以此為探討話題。
1）第一種方法：
所有現(xiàn)場設(shè)備不接地，使所有過程環(huán)路只有一個接地點(diǎn)，不能形成回路，這種方法看似簡單。但實(shí)際應(yīng)用中往往很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟承┰O(shè)備要求必須接地才能保證測量精度或人身安全，某些設(shè)備可能因?yàn)殚L期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn)。
2）第二種方法：
使兩接地點(diǎn)的電勢相同，但由于接地的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方法其實(shí)在實(shí)際中也無法完全能做到。
3）第三種方法：
在各個過程環(huán)節(jié)中使用信號隔離器，斷開過程環(huán)路，同時 又不影 響過程信號的正常傳輸，從而徹底解決地環(huán)路的問題。
3：為什么采用信號隔離器具有很好的優(yōu)越性呢？
在各個過程環(huán)路中使用信號隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現(xiàn)場帶的隔離的變送器（分設(shè)備可以做到），也可以用信號隔離器來實(shí)現(xiàn)。比較起來，用信號隔離器有以下優(yōu)點(diǎn)：
•絕大部分情況，采用信號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜
•信號隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加優(yōu)越
•信號隔離器應(yīng)用靈活，而且它還有信號轉(zhuǎn)換和信號分配及接口轉(zhuǎn)換等功能，使用起來更加方便
•信號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨(dú)立，構(gòu)成系統(tǒng)的配置、日常維護(hù)更加方便。
4：現(xiàn)在市場有那么多品牌的隔離器，價(jià)格參差不齊，該怎么選擇呢？
隔離器位于二個系統(tǒng)通道之間，所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能，同時要使隔離器輸入輸出模式（電壓型、電流型、環(huán)路供電型等）適應(yīng)前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強(qiáng)度﹑總線通訊功能等許多重要參數(shù)涉及產(chǎn)品性能，例如：噪音與精度有關(guān)、功耗熱量與可靠性有關(guān)，這些需要使用者慎選。總之，適用、可靠、產(chǎn)品性價(jià)比是選擇隔離器的主要原則。
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