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前言

隨著科技的進(jìn)步，中國(guó)智造2025的提出使工廠企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)型智能制造。在生產(chǎn)運(yùn)行中穩(wěn)定、可靠、安全是至關(guān)重要的。PLC以其運(yùn)算速度快、功耗小、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，迅速擴(kuò)大自己的市場(chǎng)。PLC有的安裝在控制室內(nèi)，有的直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備中。設(shè)備周?chē)�有很�?qiáng)的電路及其他的設(shè)備，比如變頻器，如此惡劣的電磁環(huán)境給PLC穩(wěn)定性及工程師預(yù)防都會(huì)造成大的干擾。因此了解和預(yù)防干擾是有必要的，在此以常遇見(jiàn)的模擬量波動(dòng)為例。

2.為什么會(huì)有波動(dòng)

   工業(yè)設(shè)備中影響PLC模擬量的情況有多種，例如：

   ①來(lái)自于設(shè)備或柜內(nèi)強(qiáng)電干擾。

   ②布線、接地系統(tǒng)混亂產(chǎn)生干擾。

   ③來(lái)自信號(hào)線或電源線的干擾。

   ④PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾。

它們大多是產(chǎn)生電流或電壓距離變化引起電荷劇烈移動(dòng)產(chǎn)生了干擾。干擾可以分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是指干擾電壓在信號(hào)線及其回線幅度相同（參考電位一般為大地），干擾電流回路則是在導(dǎo)線與參考物體構(gòu)成的回路間流動(dòng)（如圖一）。差模干擾是指干擾電壓在信號(hào)線與其回路（一般為信號(hào)的地線）之間，干擾電流回路則是在導(dǎo)線與參考物體構(gòu)成的回路中流動(dòng)（如圖二）。在一般情況下，差模干擾幅度小、頻率低，造成干擾不明顯。共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過(guò)導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾。所以，解決共模干擾是干擾的關(guān)鍵。

圖一                        

圖二

3.為什么用屏蔽

在安裝設(shè)備時(shí)經(jīng)常把很多線路一起放在線槽中，這樣雖然方便美觀。但是在信號(hào)傳輸時(shí)會(huì)受到別的電纜產(chǎn)生的電磁場(chǎng)噪聲源的影響。在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)更會(huì)受到不同設(shè)備的電磁干擾，如馬達(dá)、電源線等，射頻干擾如無(wú)線電、雷達(dá)等。解決這種問(wèn)題簡(jiǎn)單的方法就是使用屏蔽線。

屏蔽線（如圖三）源于歐洲，在信號(hào)線外部使用金屬網(wǎng)狀編織層包裹起來(lái)的傳輸線，編織層一般為銅或鍍錫銅，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應(yīng)實(shí)現(xiàn)防止電磁干擾及電磁輻射功能。使用屏蔽層接地，外來(lái)的干擾信號(hào)可被該層導(dǎo)入大地，避免干擾信號(hào)進(jìn)入內(nèi)層導(dǎo)體干擾，同時(shí)也降低傳輸信號(hào)的損耗。屏蔽分為主動(dòng)屏蔽和被動(dòng)屏蔽，主動(dòng)屏蔽是為了防止噪聲源向往輻射；被動(dòng)屏蔽是為了防止設(shè)備受到噪聲源的干擾。plc模擬量上主要運(yùn)用被動(dòng)屏蔽。

                    圖三

屏蔽線的屏蔽層需要接地。接地分為單端接地和雙端接地，不能多點(diǎn)接地。多個(gè)的接地點(diǎn)會(huì)因?yàn)楦鹘拥氐碾妷翰煌�，形成電位差產(chǎn)生感應(yīng)電流，反而產(chǎn)生干擾。雙端接地主要用于高頻，如編碼器等。一般對(duì)于模擬量使用單端接地，即一端接地另一端懸空。

4.為什么用隔離

在平時(shí)的安裝中很難把所有設(shè)備集中在一起，必不可免的要有長(zhǎng)距離的安裝。分割兩地的設(shè)備和儀表之間的信號(hào)參考點(diǎn)存在電勢(shì)差，因而形成了接地環(huán)路（如圖四）造成信號(hào)的傳輸過(guò)程的失真。長(zhǎng)距離的傳輸也不可避免的會(huì)有感性和容性的干擾。所以如何公共接地、不明電磁對(duì)設(shè)備的干擾，是關(guān)鍵。

圖四                          

圖五

模擬信號(hào)隔離器，也叫做信號(hào)變送器（如圖五）。具有隔離、信號(hào)轉(zhuǎn)換、保護(hù)等作用。是工業(yè)中常用的方法。信號(hào)隔離器就是將變送器或儀表的信號(hào)，通過(guò)半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過(guò)光感或磁感元件隔離轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前的原信號(hào)，同時(shí)對(duì)隔離后的信號(hào)的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的信號(hào)、電源、地。的解決了接地環(huán)路和設(shè)備的連接時(shí)底線參考點(diǎn)不同所造成的問(wèn)題，也可以的去除線路在正常傳輸過(guò)程中可能受到電磁干擾的問(wèn)題。

6.為什么共地

對(duì)于線路來(lái)說(shuō)信號(hào)的“地”又稱參考地，是線路電壓的參考點(diǎn)，也是構(gòu)成信號(hào)回路的公共端。對(duì)于設(shè)備來(lái)說(shuō)接地往往是考慮防雷和安全。所以保護(hù)地和參考地不能隨便共，必須做好分類。共地就是使信號(hào)源端與測(cè)量端電位相同，以此來(lái)干擾。

當(dāng)使用一個(gè)自供電或隔離的傳感器電源和模擬量輸入模塊電源沒(méi)有彼此連接，即模擬量輸入模塊的電源地和傳感器信號(hào)地沒(méi)有連接時(shí)，這將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很高的上下震動(dòng)的共模電壓，影響模擬量輸入的值。這時(shí)就需要把傳感器輸入的負(fù)端與模塊上的公共端的M端連接以補(bǔ)償此種波動(dòng)（如圖六，左為四線制，右為兩線制）。