变频器对PLC与外围设备通讯的干扰问题与解决方法.docx

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1、变频器对P1C与外围设备通讯的干扰问题与解决方法目录前言21 .电磁屏蔽和接地21. 1.电磁屏蔽22. 2.接地技术32.2. 1.接地的含义：31. 2.2.接地的方式31.3. 隔离技术42.良好的布线设计52. 1.概述5?设计原则5?需求分析6?系统设计6?传输介质选择6?工作区子系统7?水平子系统7?垂直主干子系统9?管理子系统11?设备间子系统12?建筑群子系统143 .合理设置P1C输入输出模块144 .滤波器的应用154.1. 防止电源谐波对变频器的危害154.2. 防止变频器谐波干扰与其使用同一电源的设备164.3.保护电动机的需要164.4.通过EMC测试或者是谐波达标的

2、需要161. 5.滤波器要怎么用164. 6.增加滤波电容175. 7.小结175.信号隔离器和光耦隔离器的使用175. 1.何为接地环路？175. 2.方案一：186. 3.方案二:186.1. 方案三：196.2. 信号隔离重中之重一一信号隔离器196.3. 延伸:关于隔离器国家标准制订206.合理的设备布局和间距设置207. 1.设备布局的原则和影响因素207.1. 设备布局的具体设计和注意事项207.2. 设备布局的应用案例分析217.3. 设备布局的优化和维护227.选用抗干扰能力强的设备23前言随着工业自动化技术的不断发展，变频器(FreqUenCyConVerter)作为一种控制

3、电机转速的重要设备，广泛应用于各个工业领域。然而，由于变频器本身的特性以及电磁干扰等原因，会对P1C(Programmab1e1ogicCOntrO11er)与外围设备的通讯产生干扰，进而影响整个系统的运行稳定性和可靠性。本文将详述如何减少变频器对P1C与外围设备通讯干扰的方法，以确保工厂生产过程的正常运行。1 .电磁屏蔽和接地变频器和P1C的电源线分开布放，尽量减少电源线的互相干扰。合理设置接地电阻和接地导线，确保系统中的设备接地良好。对变频器的输入和输出电缆进行屏蔽处理，以减少电磁泄漏和噪声传导。1.1. 电磁屏蔽电磁屏蔽就是采用高电导率和高磁导率材料制成的封闭容器，将受扰电路置于该容器中

4、，从而抑制该容器外的干扰对容器内电路的影响。也可将产生干扰的电路置于该容器中，减弱对外部电路的影响。从现场信号输出的开关信号或传感器输出的微弱模拟信号进行信号传输时，通常采用两种屏蔽信号线传输。抑制电磁感应干扰应采用双绞线，其中一根作为屏蔽线，另一根用于信号传输；抑制静电感应采用金属网状编制的屏蔽线，金属网作为屏蔽层，芯线用于信号传输。双绞线线径越细、节距越短，抑制电磁干扰效果越明显；但由于两股线之间存在较大的分布电容，因而对静电干扰几乎不起作用。屏蔽层一般接地，使其信号线不受外部电器的干扰。需遵守一点接地原则，以免产生地线环路而使信号线中的干扰增加。1. 2.接地技术接地技术是抑制干扰与噪声

5、的重要手段；良好的接地可以在很大程度上抑制系统内部噪声耦合，防止外部干扰侵入，提高测控系统的可靠性和抗干扰能力。1.2. 1.接地的含义：1、连接到系统基准地：指系统各电路通过低阻抗导体与电气设备的金属地板或金属外壳连接，并不连接到大地；2、连接到大地：将电气设备的金属地板或金属外壳通过低阻抗导体与大地连接。1.2.2.接地的方式1.2.2.1.共基准电位接地：测控系统中的基准电位是各电路工作的参考电位，参考电位通常选为电路中直流电源的零电位端。参考电位与大地的连接方式有直接接地/悬浮接地/一点接地等。A、直接接地适用于高速/高频和大规模的测控系统。大规模测控系统对地分布电容较大，只要合理选择

6、接地位置，可消除分布电容构成的公共阻抗耦合。B、悬浮接地简称浮地，即系统各电路通过低阻抗导体与电气设备的金属地板或金属外壳连接，并作为系统各电路的参考电位（零电位）。悬浮接地的优点是不受大地电流的影响，内部器件也不会因高电压感应而击穿，但在高压下需注意操作安全。C、一点接地适用于低频测控系统，可分为串联接地和并联接地。串联接地布线简单，节省费用，但由于各段接地线的等效阻抗不同，会影响弱信号电路的正常工作；并联接地各接地线独立接于接地点，保证了等效阻抗相互独立，但接地线长而多，经济上不合算。并联接地方式用于高频场合时，接地线间分布电容的静电耦合比较突出，当接地线长度为1/4波长的奇数倍时，会向外

7、产生电磁辐射干扰。1.2.2.2.抑制干扰接地：电气设备的某些部分与大地相连接可以起到抑制干扰的作用。例如：金属屏蔽层接地可以避免电荷积累引起静电效应，抑制变化电场的干扰；大功率电路的接地可减少对其他电路的电磁冲击干扰；大型电子设备往往具有很大的对地分布电容，合理选择接地点可以削弱分布电容的影响等。从连接方式上讲，抑制干扰接地又可分为部分接地、一点接地和多点接地、直接接地与悬浮接地等类型。由于存在分布寄生参数，难以确定哪种方式最佳,因此需要反复模拟实验，以便给予设计制造参考。实用中，有时要同时采用几种接地方式。1.2.2.3.安全保护接地：当电气设备的绝缘因机械损伤/过电压或材料老化等原因导致

8、绝缘性能降低时，设备的金属外壳/操作部位等出现较高的对地电压，危及操作人员安全。将电气设备的金属地板或金属外壳与大地连接，可消除触电危险。接地线通过专门的低阻抗导线与最近处大地连接，需保证较小的接地电阻和可靠的连接方式，确保独立接地。1.3.隔离技术隔离技术即把干扰源和易受干扰部分隔离开，使测控系统与现场仅保持信号联系，不产生直接的电联系；隔离的实质是切断干扰通道。测控系统与现场干扰之间/强电与弱电之间常采用的隔离方法有光电隔离、继电器隔离、变压器隔离等。光电隔离采用光电耦合器件完成。光电耦合器件输入回路与输出回路之间的电信号不直接耦合，而是以光为媒介间接耦合，因此具备较高的电气隔离和抗干扰能

9、力。继电器线圈和触点之间没有电气上的联系，因此利用继电器线圈接收电信号，再利用触点发送和输出，从而避免弱电与强电信号之间的直接接触，实现抗干扰隔离。脉冲变压器的匝数较少，初级与次级绕组分别绕制在铁氧体磁芯两侧，分布电容较小，可作为数字脉冲信号的隔离器件。对于一般的交流信号可采用普通变压器实现隔离。2.良好的布线设计2.1.概述尽量将P1C与外围设备的通讯线缆采用屏蔽电缆，降低外界环境电磁干扰。通过电缆托架将通讯线缆与电源线、控制线等分开布放，避免它们相互干扰。近年来，信息处理系统发展迅速，对信息传输的快速、便捷、安全性和稳定可靠性要求高。在新建办公楼中，所建网络要求对内适应不同的网络设备、主机

10、、终端、PC及外部设备，可构成灵活的拓扑结构，有足够的系统扩展能力,对外通过与国家公共数据网，综合业务数字网与国内外新闻机构、信息中心相连，组成全方位多通道的信息访问系统。总之，既要适应当前信息处理的需要,又充分考虑到信息系统未来的发展趋势。综合布线系统采用模块化设计，物理上为星形结构，逻辑上为总线结构，这样既有利于系统连接和扩充，保持很高的灵活性；同时也能保证信息传输的高速率。标准上符合EIA/TIA568商用建筑物配线标准和常用通信标准，兼容多个厂家的产品设备，支持各种模拟信号、数字信号、语音、数据和图像的传递以及控制信号和弱电信号的应用。综合布线系统是大楼智能化系统的基础，作为通信系统的

11、主要物理支持平台的结构化综合布线是系统建设的重点。大楼的综合布线系统必须要满足大楼信息化管理的要求。结构化布线系统的大部分子系统都位于建筑物内部，一旦完成建设将很难变更系统地结构并对系统进行升级，所以在建设初期就明确结构化布线系统作为一个基础的物理平台，需要具有一定的超前性。设计原则安全性：系统中的所有设备，在性能指标中安全性放在首位。要求数据不丢失、系统可靠连续运转的同时，还应符合中国或国际有关的安全标准，并可在非理想环境下有效工作。实用性：系统设计应符合实际需要，不能华而不实。如果片面追求系统的超前性，势必造成投资过大，使系统偏离实际需要太远；而片面追求经济性，势必降低功能与技术先进性，而

12、不能满足信息时代的需求。因此，系统要有实用性，具备好的性能价格比。可扩充性：系统所应用的技术不断向前发展，用户需求也在不断变化，同时考虑到本工程功能多、用户多、服务对象不同，因此智能系统的设计与实施应充分考虑到将来扩展的需要。易维护性：系统运行过程中的维护是极为重要的。应尽量做到简单易操作。系统的运转尽量做到给电后即可启动工作，平日免维修。维护过程中无需使用过多的专用维护工具。需求分析本项目中：布线系统可以支持目前和将来的语音、数据和多媒体图像传输的需求，满足办公自动化和计算机网络系统对布线的需求，并可于外部网络连接。布线系统应为开放式结构，在应用上还能支持会议电视、多媒体等系统的需要。即任一

13、信息点能够连接不同类型的设备，如计算机、打印机、终端或电话、传真机。布线系统中，除去固定在建筑物内的线缆外，其余所有的接插件都是积木式的标准件，以方便管理和使用，布线系统应该是可扩充的，以便将来有更大的发展时，很容易将设备扩展进去。通过跳线和不同的网络设备，可以实现各种不同逻辑拓扑结构的网络。在设计中应充分考虑到系统的长期可靠性，以具有高可靠性的机柜型配线系统为核心，努力提高系统可靠性和安全性。系统设计国翻传输介质选择结构化综合布线系统中常用有三种传输介质可供选择：抵五类（超五类）非屏蔽双绞线（或屏蔽双绞线）b.（GigaSPEED）千兆比特（六类）4对非屏蔽双绞线C.光缆根据项目具体情况及用

14、户所提出的要求，本方案设计中数据主干传输介质采用国产北京康宁6芯室外单模光缆，建筑物内的水平子系统在性能上可采用超五类线缆。五类线缆能支持最高622M的高速网络，技术成熟，在各行各业得到了广泛的应用，且可以用最后一对待体语音线缆；六类线缆是近两年研究出来的最新成果，其性能指标在五类的基础上有所提高，但其成本相对昂贵，且对产品的兼容性及施工技术要求严格。因此我们确定水平子系统的传输介质选用安普公司的超五类非屏蔽双绞线，完全满足其数据、语音及抗干扰的要求。国翩工作区子系统工作区布线子系统由终端设备连接到信息插座的连线（或软线）组成，包括装配软线、连接器和连接所需的扩展软线，并在终端设备与I/O之间

15、搭桥。工作区子系统中所使用的连接器必须具备有国际ISDN标准的8位接口,这种接口能接受大楼自动化系统所有低压信号以及高速数据网络信息和数码声频信号。本项目中：1数据信息点选用6类非屏蔽模块。2 .语音信息点选用6类非屏蔽模块。3 .信息面板选用双口带防尘门面板，与布线系统相同品牌产品。4 .工作区数据跳线与布线系统同一品牌，按100%比例满配，采用六类5米原厂跳线。5 .主楼共计信息点1104个，其中数据点552个，语音点552个，6类信息模块I104个，双口面板552个，详见工作区清单。为了适应今后的发展，满足用户不同的使用要求，所有插座均采用标准的RJ45信息插口。所有插座均采用墙壁暗埋安装、家具围板安装，地插安装等形式。本次设计中的信息插座可以满足高速数据及语音信号的传输，信息模块具有防尘盖安装方式，而无需特别面板。工作区清单主楼国翻水平子系统从用户工作区连接至垂直主干线子系统的线便是水平布线子系统，它与主干线子系统的区别在于：水平布线子系统总是在一个楼层上，并与信息插座连接。在综合布线系统中，水平子系统由4对非屏蔽双绞线组成，能支持大多数现代通信设备。如果需要