（已结帖）工控仪表擂台第101期-自控系统中现场干扰引起的故障现象及解决办法 点击：1776 | 回复：23
自控系统中，干扰无处不在，给信号的精准传输及设备的控制带来很大的影响，请结合您在工作中遇到的干扰问题及解决办法谈谈您的经验与大家分享，不要在网上照本宣科，大块摘抄。
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我曾遇到过一个折腾了一天的通讯干扰故障。系统是西门子PLC控制系统，DP通讯挂了6个仪表6个变频器，用于塑料设备上驱动喂料系统。当时更换了一台变频器后开机，设备一启动，DP总线报警，CPU停止运行。最初怀疑新更换变频器有问题，于时重新换一台故障依旧。于是开始各种查找，各种分析就是解决不了！
最终原来是因为DP通讯线的屏蔽层没有接地引起的通讯干扰造成的！可见干扰对于DP通讯的影响是多么大！
此变频器的DP通讯口不是用标准备DP接头，而是用普通压接端子。屏蔽层需要用变频器配备的金属卡子直接压到变频器的金属外壳上形成接地。
教训：现场维护拆装一定要细心，原样恢复，且不可偷懒。见过太多机器盖子本来四个安装螺丝，被我们拆装后就变成两个了！
关于干扰的有关技术问题如下：
弱电仪器的抗干扰设计
关键词： “电磁兼容”； 干扰电平 ；电磁干扰源 ；抗干扰综合措施
摘 要： 本文根据“电磁兼容”的理论和电磁干扰源的实测值，提出了抗干扰综合措施的设计方案；最后，给出了弱电仪器的抗干扰设计案例。
1 抗干扰设计的的理论—“电磁兼容”
强弱电设备及仪器在邻近的条件下工作，存在着严重的“电磁兼容”(electro- magnetic compatibility，EMC)问题。电磁兼容是指电气设备(包括电子设备)在它所处的电磁环境中能令人满意地工作。作为干扰源，只具有可允许的干扰发射能力；作为感受器時，对于干扰具有可允许的敏感度。在高电测量条件下，在現场有高电压大电流的各种电设计气设备和导线；在实验室，有高电压大电流的发生装置。弱电仪器在上述条件下工作，最严重的状况是弱电仪器：由于地电位升高而引起“反击”或由于强电磁干扰造成个别关键元件损坏，以致弱电仪器无法正常工作；较为严重的状况是弱电仪器由于地电位升高而引起“反击”或由于强电磁干扰影晌，以致弱电仪器记录信号严重失真[3]。
2 测量仪的门限值与干扰电平
3 高电压试验的干扰源及抗干扰综合措施
4 弱电仪器的抗干扰设计案例
全文如下：
弱电仪器的抗干扰设计-电磁兼容-技术文章-中国工控网 http://www.gongkong.com/article/201607/68656.html
欢迎点评！
在使用和调试伺服系统的过程中，会时不时的出现各种意想不到的干扰，尤其是对于发脉冲的伺服电机的应用，下面从几个方面分析下干扰的类型和产生的途径，这样就会做到有针对性地抗干扰的目的，希望共同学习研究，谢谢~
（1） 来自空间的--辐射干扰
对辐射干扰最为有效的措施就是金属屏蔽。空间辐射电磁场主要是由电力网络、雷电、无线电广播和雷达等产生的，通常称为辐射干扰。其影响主要通过两条路径：一是直接对伺服内部的辐射，由电路感应产生干扰; 二是对伺服通信网络的辐射，由通信线路感应产生干扰。此种干扰发生几率比较少，一般通过设置屏蔽电缆进行保护。
（2） 来自系统配线—传导干扰
对传导干扰的有效措施就是采用电源滤波器、隔离电源、屏蔽电缆、以及合理和可靠的接地来解决问题。
传导干扰主要有下面三类:
第一类是来自电源的干扰。实践证明，因电源引入的干扰造成伺服控制系统故障的情况很多，一般通过加稳压器、隔离变压器等设备解决。
第二类是来自信号线引入的干扰。此类干扰主要有两种信息途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视; 二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这种干扰往往非常严重。由信号引入的干扰会引起电路板元件工作异常，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。控制系统因信号引入干扰造成内部元器件损坏，由此引起系统故障的情况也很多。此种干扰经常发生于信号距离长的应用案例上，常采用加中继隔离的方法，来屏蔽掉感应电压，解决干扰问题。
第三类是来自接地系统混乱的干扰。众所周知接的是提高电子设备抗干扰的有效手段之一，正确的接地既能抑制设备向外发出干扰; 但是错误的接地反而会引入严重的干扰信号，使系统无法正常工作。一般说来，控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等，如果接地系统混乱，对伺服系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层。当发生异常状态如雷电击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内会出现感应电流，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生地地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响伺服电路的正常工作。解决此类干扰的关键就在于分清接地方式，为系统提供良好的接地性能。
（3） 来自系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射、模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
实际现场的工况条件要复杂的多，只能是具体问题具体分析，但是最终都会有一个圆满的解法，只不过是过程经历不同罢了！
给大家分享一个我遇到的干扰的问题；有次去给用户改造设备，用户增加了4台变频器，安装在两个柜子里面，由于原来的柜子位置已经没有地方，只能把柜子放在对面，重新做了一段母线，原柜子与新柜子之间用电缆连接，变频器系统之间还是用DP线连接，线路，程序等弄完后，开机正常。但是有一天停机后，开机时发现，有多台设备，失控，变频器自己会微升，一直微升，不能生产。到现场后，没有发现问题，由于没发现问题，决定买票回家，但用户心里没底，原因没找到，在出现怎么办？果不其然，问题在一次出现，改造前没有任何问题，改造后出现的，是不是改造后某些处理的不合适，出现的。然后，我们发现，新旧柜子之间的电缆距离DP电缆距离近，因此造成这一情况的出现，由于距离近的变频器控制要求不是很高，所以修改了给定方式，由原来的总线给定，改为AI给定，解决了这一问题。
因此，动力线与信号线距离一定要分开，否则会很麻烦
正确选择接地点，完善接地系统。良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。在PLC控制系统中，具有多种形式的“接地”，主要有：
（1）信号地。输入端信号元件的地；（2）交流地。交流供电电源的N线；（3）屏蔽地。为防止静电和磁场感应而设置的外壳或金属丝网，通过专门的铜导线将其接入地下；（4）保护地。将机器设备的外壳或设备内独立器件的外壳接地，用于保护人身安全和防止设备漏电。
为了抑制附加在电源及输入、输出端的干扰，应对PLC系统进行良好的接地。一般情况下，接地方式与信号频率有关，当频率低于1MHz时，可用一点接地；高于10MHz时，采用多点接地；在1～10MH之间时，通常情况下，PLC控制系统采用一点接地，将所有地线端子和相近接地点相连接，以获得最好的抗干扰能力。接地线截面积不能小于2mm2，接地电阻不能大于100Ω，接地线使用专用地线。
变频器干扰的抑制。
（1）加隔离变压器，主要是针对来自电源的传导干扰，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。
（2）使用滤波器，滤波器具有较强的抗干扰能力，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。
（3）使用输出电抗器，在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常。
弱电仪器的抗干扰设计-电磁兼容-技术文章-中国工控网 http://www.gongkong.com/article/201607/68656.html
2016年快结束了，来仪表主题发个帖。
自控系统的抗干扰是一个系统问题，一个复杂的系统工程，牵扯到现场仪表、信号传输、二次处理及界面显示多个部分，但说到干扰大家只关注信号传输的那一块，而忽视其它部分。
干扰，应理解为一切偏离真实值检测过程中的因素，而不能只说狭隘的影响线路信号真实度的因素。由此消弱干扰是一个非常复杂牵扯到众多部门的联合行动，而不是特种作战。
如果自控系统消除干扰比作战争，那么就是矛与盾的战争。只不过这个矛和盾都是自身的武器，而不是敌人的装备。矛以进攻，盾以防守。
借用现在大领导的讲话：打铁还需自身硬。自控系统的抗干扰首选自身要硬气。中国古人有一种至上武功：金钟罩与铁布衫，虽都以自身硬为根本，但其效果不同，抵抗侵入的能力也不同，偶这里把矛看作金钟罩，盾则为铁布衫。
金钟罩的组成：现场仪表、传输线缆、二次系统、数据通讯以及其仪表本身内部的软件系统。
要想抗干扰首先内力要强，其是金钟罩组成的各部分自身能力要强，因此我们要选用性能稳定可靠的自控检测系统的各种仪表，注意性能好不一定就是价格高，性能的好坏要结合现场使用工况性质以及安装是否规范，一个不熟悉电脑的人用电脑计算数据的速度不如其用已经非常娴熟的手算、口算来的快，电脑对纸笔，原始的纸笔赢了。这是要具体问题具体对待。
先修内力：选用性能好的现场仪表，选用质量可靠的传输线缆，使用抗干扰好的二次系统。仪表、线缆工程安装要规范标准而不能完全迷信设计图纸，现场使用维护要到位而不能能将就就将就。
以上的内功牵扯到：设计图纸、仪表选型、设备采购、工程建设、使用维护，任何一个部分不到位其干扰就会侵入，且很难根除。但遗憾的是很多很多众多众多工控领域对于这内功都不怎么重视，而且相互之间协作沟通也不好，各干各的互补配合，造成了系统的内功严重欠缺，导致最后一个花了大价钱的自控系统控制质量却奇低。
内功的修行不是一般人能够做到的，因此金钟罩的练成大都是神话，现在大家都急功近利，参加速成班来学习，虽然武功提高神速，但最后的结果也就是铁布衫的层次。
铁布衫一个无法超越自己成为金钟罩者的修行，在总控系统中就是借用外力来抵抗干扰，这一部分工控行业特别感兴趣，众多专家技术人员也是乐此不疲，因为见效快，出成绩，直观表演性强，易被领导赏识，所以现在比较流行。看这期擂台的意思以及以上众网友的回帖也是侧重如此。
以上众多参与者把铁布衫介绍的差不多了，偶也就不怎么多说了，上传张图片，看图说话。
铁布衫的构成：屏蔽、接地、隔离
屏蔽与接地是一对好兄弟，隔离只是一个外来户，起到金钟罩与铁布衫之间的联系缓冲功能。
自控系统信号传输屏蔽设置为多重屏蔽，一起到最好的铁布衫功效，一铁衣不行，咱再穿一层铜衣服。铁衣抵抗刀枪棍棒原始武器，铜衣抵抗枪弹现代化武器。
自控系统的铁衣构成：金属桥架、镀锌穿线管、金属防爆接线盒、金属防爆软管、金属仪表外壳。它们紧密联系在一起，构成抗干扰的第一层防线，使用多点接地的措施来达到等电位泄放感应电荷的目的。
铁衣组成图：
自控系统的铜衣服构成：线缆传输屏蔽层、接地铜排汇流板、接地线、接地极
铜衣组成图：
隔离的作用是金钟罩的补充，由于自身功力不足，需要外加大补之药物，以此来先抵挡一阵外部的侵入，消耗敌人大部分兵力，然后再用自身那一点内功把敌人的老大做掉。然后在向人类吹嘘自身的强大抗干扰能力。
歪果仁的自控系统喜欢搞这一套，自控系统输入卡件之前安装隔离仪表，让隔离仪表冲第一线，自己在后边独享成绩荣耀，然后在中国吹嘘我控制系统的稳定性多高，但真要如同国产自控系统一样直接把现场线缆线接入自控系统，偶猜测其性能比国产的也强不到哪里去。后来国产的自控系统也搞这一套，其性能偶看也不比歪果仁的差到哪里去。
前不久在论坛上写了一个点评2016之国产自控系统归来的帖子，说了国产浙大中控系统在厂里的应用，在微信上有网友留言说歪果仁的系统稳定性好，甩国产系统一条还是半条街，甚至说偶是五毛，偶都没稀打理。嘿嘿。。。歪果仁的系统稳定性好？？如果其卡件前不加安全栅、隔离端子，其敢直接把现场来的传输线缆接到卡件上么？？你卡件是稳定了，可是前方的安全栅更换频率可不低。同样的装置直接使用国产的前方不加安全栅，其卡件损害率也不高。嘿嘿。。。都不知道谁是五毛呢。啊不对，应是歪果仁的五毛，假洋鬼子，最可恨！！！
嘿嘿。。。
归正题。
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