工控仪表擂台第八十五期－仪表系统中共模干扰的现象及克服措施 点击：823 | 回复：11
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共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有时可高达130V以上。共模电压通过不对称电路课转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏。
抑制干扰的方法，一般有三种：1，消弱或消除干扰源。2，减弱由于干扰源到信号回路的耦合，也就是切断传播途径。3，提高装置和系统的抗干扰能力。
一，屏蔽技术，
二，接地抗干扰技术：1，串联单点接地。2，并联单点接地。3，多点接地。
三，滤波法，
四，采用双绞线，
五，隔离。
1.现象：我记得我们在安装调试副井提升机的制动系统时，有一台液压站压力就是不上压，主控台给定有，液压站比例阀的电源指示时有时无，不稳定，用万用表测量，电压比主控台给出的实际值低，致使比例阀的电源电压不够，油泵不上压。
2.原因：主控台到液压站的控制线，不是屏蔽线，并且走线和动力线离的比较近，主控台输出没有隔离措施。
3处理：主控台到液压站的线换成屏蔽线，在主控台加了隔离板，并且在液压站比例阀的电源侧并上了电阻和电容，控制线与动力电缆尽量的分开一定的距离。现在运行正常。
我想上种现象应该是共模干扰所引起的吧。我们维护的提升机控制系统设备，为了避免干扰现象，基本上都采取了一下措施：
1.信号控制线尽量使用屏蔽线。
2.控制线要与动力线分开，保持一定的距离。
3.采用UPS和高品质的开关电源。
4.提升控制系统有单独的接地装置，远离动力电源的接地装置。
我们是热电企业，现场电缆敷设错综复杂，大部分并没有按照电缆敷设标准进行敷设，共模干扰随处可见，我们采取的措施有：
1、信号线与动力线敷设时尽量分开敷设，并保持一定距离。
2、信号电缆采用带屏蔽的电缆，不同的场合有所不同，在节省资金的情况下，尽量采用网状屏蔽电缆。
3、现场总线电缆和网络电缆采用屏蔽双绞线电缆。
4、屏蔽电缆采用单端接地，接地网的接地电阻要求小于4欧姆。
5、对于一些特殊信号和设备，我们采用加装隔离器的方法，来克服干扰。
6、一些继电器回路中的继电器，我们大都使用直流继电器，以克服交流干扰带来的问题。
7、一些模拟信号在送入DCS系统后，采用了数字滤波的方法来克服干扰。
现场的情况多种多样，方法也视情况而定，不能够统一，所以我们要确切了解干扰的来源和干扰的影响力，进而采取有效的措施来克服干扰给设备带来的危害。
现象：由于仪表系统信号多为低电平，共模干扰也会使仪表信号产生畸变，带来各种测量的错误。
防止共模干扰通常采取的措施如下：
接地，通常仪表和信号源外壳为安全起见都接大地，保持零电位。信号源电路以及仪表系统也需要稳定接地。但是如果接地方式不恰当，将形成地回路导入干扰。在实际应用中，我们通常将屏蔽和接地结合起来应用，往往能够解决大部分的干扰问题。如果将屏蔽层在信号侧与仪表侧均接地，则地电位差会通过屏蔽层形成回路，由于地电阻通常比屏蔽层的电阻小的多，所以在屏蔽层上就会形成电位梯度，并通过屏蔽层与信号导线间的分布电容耦合到信号电路中去，因此屏蔽层也必须一点接地。并且，信号导线屏蔽层接地应与系统接地同侧。
我从两方面说起：一方面是仪表线问题，仪表线一般都是阻燃屏蔽电缆，要求必须带屏蔽层，不要与电气电缆放在一起或离进的距离，这样可能产生干扰，中间最好不要有接线端子，如果确实距离长可以接线端子，但是接的时候要用接线端子接好。热电偶是绝对不允许中间有接线端子的，。这样温度会有偏差。
第二方面，现在DCS系统一般有两个地，一个工作地一个保护地。一般仪表都是在室内接地，从而引入接地桩，单端接地，释放静电。接地桩要与电气接地桩分开，接地桩的接地电阻也要小于5欧。要求很严格。一般如果做到位了，不会出现打雷烧坏情况，要是的话也是现场接地了或是在施工中高压电传进来的。
干扰是一个头疼的问题，特别是设备在使用层面上，由于现场错综复杂很难确切的说我这个应用保证没有干扰的传入对信号产生影响。一个检测或者控制功能的实现是要多个部分协作组成，作为专业的仪表设备，生产厂家都是按照标准生产抗干扰的产但怎样让这些产品在使用中切实的发挥抗干扰作用以及怎样保证各仪表设备信号传输途径的可靠性只有施工人员和维护人员才能够实现。很多时候现场和控制侧选用了高性能的抗干扰仪表设备所检测的参数信号仍不可靠的大部分原因就在于信号传输方面。
根据现场应用看共模干扰在信号传输中非常普遍，最常见的现象就是现场一次侧仪表输出的电流、电压信号在控制室测接线端子处大小不一致，甚至出现跳变，间歇性信号突变甚至出现信号超程等故障。比如一次表输出的电流信号5毫安，在控制室测却变成5.06毫安、5.3毫安甚至6、7毫安等现象；热电偶现场输出8毫伏，控制室测检测达到20多毫伏虽然中间有温度差原因造成的热电势增加却远远超出变大的数值范围，这样的现象非常普遍，维护人员处理也异常麻烦经常现场、控制室来回的奔波也解决不了问题，忙的焦头烂额的时候工艺人员却说显示突然好了，仪表人员不但感觉很没面子工艺人员也异常不屑的说你们其实就是啥折腾。
造成上述故障的原因很多时候就是因为信号电缆屏蔽层的原因，很多信号电缆在控制室测没有实现屏蔽层接地，甚至控制柜本身就没有接地设置，有的虽然把屏蔽层连接在一起拧固在控制柜接地端子上但控制柜却没有接地桩，此外很多电缆随着时间演唱屏蔽层老化甚至出现损坏失去屏蔽作用，现场改造信号电缆延长过程中接头处没有把屏蔽层连接好，现场仪表侧屏蔽层没有做好绝缘与仪表外壳短碰，这种时候要处理共模干扰引起的仪表信号故障非常难以处理需要彻底对屏蔽层进行系统的改造。
信号传输过程中有了屏蔽层的单端接地也并不能保证共模干扰不对信号传输造成影响，这个特别实在强电磁干扰的地方，比如从配电室一台变频器过来的变频器频率电流反馈信号在使用中就出现变频器测信号和控制室卡件出信号产别很大的现象，即使屏蔽层单端接地也无法解决，最后在控制柜测安装信号隔离端子才彻底解决，基于这个故障偶厂控制柜与配电室有电流信号传输的线缆都安装了隔离端子。
虽然仪表生产厂商对仪表的抗干扰措施做的符合标准，但在实际使用中现场人员常常忽视仪表的抗干扰安装要求，很多仪表现场需要外壳可靠接地，特别是微弱信号和电磁耦合的仪表比如电磁流量计、称重模块、分体式涡街流量计等不仅需要把设备外壳接地还需要把微弱信号传输的线确缆与仪表设备内的屏蔽接地端可靠连接，而现实使用中很多都被忽视，造成一次侧的仪表受现场电磁干扰严重造成仪表无法准处理检测信号。
电源线噪声是电网中各种用电设备产生的电磁骚扰沿着电源线传播所造成的。电源线噪声分为两大类：共模干扰、差模干扰。共模干扰（Common-mode InteRFerence）定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；差模干扰（Differential-mode Interference）定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。
任何电源线上传导干扰信号，均可用差模和共模信号来表示。差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰；共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，属于非对称性干扰。在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小；共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的的干扰较大。
消除共模干扰的方法包括：
（1）采用屏蔽双绞线并有效接地
（2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽
（3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线
（4）不要和电控锁共用同一个电源
（5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)
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