模拟量抗干扰接线经验
模拟量信号干扰分析及11种解决秘诀
模拟量信号干扰分析及11种解决秘诀关键词：PLC 模拟量 信号干扰1、概述随着科学技术的发展，PLC 在工业控制中的应用越来越广泛。
PLC 控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。
自动化系统中所使用的各种类型PLC ，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各种电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。
要提高PLC 控制系统可靠性，设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行。
2、电磁干扰源及对系统的干扰影响PLC 控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。
干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。
其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。
共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。
共模干扰是信号对地面的电位差，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）电压送加所形成。
共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V 以上。
共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O 模件损坏率较高的原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。
差模干扰是指用于信号两极间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
3、PLC 控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢？(1) 来自空间的辐射干扰：空间的辐射电磁场（EMI ）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。
如何消除变频器对模拟量的干扰
如何消除变频器对模拟量的干扰在控制系统中，使用PLC的模拟量控制多台变频器，由于变频器本身产生强干扰信号的特性和模拟量抗干扰能力不与数字量抗干扰能力强的特性；因此为了最大程度的消除变频器对模拟量的干扰，在布线和接地等方面就需要采取更加严密的措施。
一．关于布线1．信号线与动力线必须分开走线使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰，请将控制变频器的信号线与强电回路（主回路及顺控回路）分开走线。
距离应在30cm 以上。
即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规范。
该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。
2．信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部由于水系统的两台富士变频器离控制柜较远分别为30m 和20m，因此连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰；同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。
3．模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.5～2mm2。
在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。
4．为了提高接线的简易性和可靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。
二．关于接地1．变频器的接地应该与PLC控制回路单独接地，在不能够保证单独接地的情况下，为了减少变频器对控制器的干扰，控制回路接地可以浮空，但变频器一定要保证可靠接地。
在控制系统中建议将模拟量信号线的屏蔽线两端都浮空，同时由于在机组上PLC与变频器共用一个大地，因此建议在可能的情况下，将PLC单独接地或者将PLC与机组地绝缘开来。
2．变频器的接地·400V级：C种接地（接地电阻10Ω以下）。
·接地线切勿与焊机及动力设备共用。
影响模拟量传感器的外界干扰因素和抗干扰措施
影响模拟量传感器的外界干扰因素和抗干扰措施模拟量传感器信号传输过程中干扰的形成必需具备三项因素，即干扰源、干扰途径以及对噪声敏感性较高的接收电路。
影响模拟量传感器的外界干扰主要有以下几种：1、静电感应干扰静电感应是由于两条支电路或元件之间存在着寄生电容，使一条支路上的电荷通过寄生电容传送到另一条支路上去，有时候也被称为电容性耦合。
2、电磁感应干扰当两个电路之间有互感存在时，一个电路中电流的变化就会通过磁场耦合到另一个电路，这一现象称为电磁感应。
这种状况在传感器使用的时候常常遇到，尤为留意。
3、漏电流感应干扰由于电子线路内部的元件支架、接线柱、印刷电路板、电容内部介质或外壳等绝缘不良，特殊是传感器的应用环境湿度增大，导致绝缘体的绝缘电阻下降，这时漏电电流会增加，由此引发干扰。
尤其当漏电流流入到测量电路的输入级时，其影响就特殊严峻。
4、射频干扰干扰主要是大型动力设备的启动、操作停止时产生的干扰以及高次谐波干扰。
5、其他干扰主要指的是系统工作环境差，还简单受到机械干扰、热干扰和化学干扰等等。
通过以上概述，我们了解传感器的干扰来源主要有两种途径：一是由电路感应产生干扰；二是由外围设备以及通信线路的感应引入干扰。
我们得认真分析外界干扰的来源，信号传输线路以及敏感程度，做好接地处理和传感器信号线屏蔽措施，有可能的话远离干扰源。
模拟量传感器抗干扰技术1、屏蔽技术利用金属材料制成容器。
将需要爱护的电路包在其中，可以有效防止电场或磁场的干扰，此种方法称为屏蔽。
屏蔽又可分为静电屏蔽、电磁屏蔽和低频磁屏蔽等。
2、静电屏蔽依据电磁学原理，置于静电场中的密闭空心导体内部无电场线，其内部各点等电位。
用这个原理，以铜或铝等导电性良好的金属为材料，制作密闭的金属容器，并与地线连接，把需要爱护的电路值r其中，使外部干扰电场不影响其内部电路，反过来，内部电路产生的电场也不会影响外电路。
这种方法就称为静电屏蔽。
3、电磁屏蔽对于高频干扰磁场，利用电涡流原理，使高频干扰电磁场在屏蔽金属内产生电涡流，消耗干扰磁场的能量，涡流磁场抵消高频干扰磁场，从而使被爱护电路免受高频电磁场的影响。
抗干扰处理方法
PLC抗干扰处理办法一、模拟量抗干扰处理办法1.1、模拟量类型：1.1.1模拟量输入类型（可根据客户需求定制）1.1.2 模拟量输出类型1.2模拟量输入抗干扰处理办法特点：1.测温范围广：2.K型：抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000℃，短期1200℃。
3.E型：在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。
宜在氧化性、惰性气氛中连续使用4.J型：既可用于氧化性气氛（使用温度上限750℃），也可用于还原性气氛（使用温度上限950℃），并且耐H2及CO气体腐蚀，多用于炼油及化工；5.S型：抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1400℃，短期1600℃。
在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；注意：1.热电偶不能和强电放在一个线槽内2.使用隔离型热电偶（信号线与屏蔽线分开的热电偶）处理方法：1.检测冷端温度，冷端（查看冷端寄存器）与室温（环境温度）是否一致，如有偏差，现将冷端修正准确；1.冷端温度温度正常时，将EK热电偶放在外部，不接其他负载，且不能与强电放在一个线槽时检测温度（AD模拟量对应寄存器）2.将机壳接地，EK模拟量的线上加锡箔纸，并与其它干扰源隔开3.加104瓷片电容、磁环做防干扰处理4.开关量信号和模拟量信号分开走，模拟信号最好采用单独屏蔽线5.集成电路或晶体管设备的输入输出信号线，必须使用屏蔽电缆，在输入输出侧悬空，而在控制器侧接地。
6.信号线缆要远离强干扰源，如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备。
7.交流输入输出信号与直流输入输出信号应分别使用各自的电缆，并按传输信号种类分层敷设8.采用隔离器，把信号源与PLC隔离开，通过隔离器在把信号输入到PLC。
9.采用隔离变送器，将温度信号通过隔离变送器转换成电压信号或电流信号在送入到PLC。
1.2.2 PT100特点：1.测温范围：-99.9~499.9℃，线距越长线损越大注意：1.三线制PT100需要并成两线制接线，AD端接信号线，其余两根接在GND端2.线距1.5m左右，若测温距离长需使用特殊的延长线（线损小）3.滤波，（1）电容滤波：如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低同滤波器来抑制高频串模干扰，（这里我们可以采用一个47UF\16V的电解电容来处理）（2）数字滤波：PLC内部有特需寄存器，可以改变数值的大小来确定温度采集的频率。
模拟量检测抗干扰设计
检测装置的抗干扰设计检测装置是自动控制系统的“眼睛”，其送出的信号往往是微弱的模拟量的电压，而引线又很长。
极易受干扰影响。
应视检测信号情况分别处理。
1.毫伏级传感器信号传送方式(1)传感器输出信号放大若干倍后传送，在接收端缩小同样倍数后再输入控制系统。
若接收侧采用差动输人放大器方式，则能更好地抑制共模噪声，但是对于非对称信号源中的共模噪声不能充分抑制。
(2)在长距离传送或传输线附近有强磁场时，于线上将有较大的交流噪声。
若系统的动态响应要求不高时，可以在放大器的输入和输出之间并一个电容;在输入端接人有源低通滤波器，也可有效地抑制交流噪声。
(3)对于非线性传感器的输出信号(如热敏电阻)采用简单的电容滤波方式，会使信号电平发生偏移，应采用陷波滤波器或低通滤波器，以免信号发生失真。
(4)对十小信息，采用无源滤波器为好，对大信号，宜采用右源滤波器。
2.A/D转换器的一般抗扰设计(1)转换器各电源对地并电容，减少电源电压的扰动;(2)输入端设钳位二极管，防止异常过电压信号;(3)设缓冲放大器，削弱共模噪声:(4)数字电路与模拟电路零线分开;(5)选择合适的输出数据码制;(6)积分电容采用金属壳聚丙烯电容器;必要时将电容用接地钢箔包起来，积分电路阻抗应尽虽降低，以减少接受噪声的可能性; (7)在各级运算放大器前设置低通滤波器，可有效地抑制输人信号中混杂的噪声。
3.微伏级信号的A/D转换器抗丅扰由于信号微弱，易受时钟下扰，在传输过程中亦易混入噪声，为此应将转换器与微型计算机电路分别装于两个相隔儿米的机壳内;输出数据用中行方式，经光隔离后，用双绞线送至微型计算机。
4.隔离放大器在要求直流信号隔离传送，或者存在幅值高达几百伏的共模尖峰噪声时，采用隔离放大器是较好的方案。
模拟量传感器的抗干扰措施
模拟量传感器的抗干扰措施1.选择合适的电缆和连接器：选择抗干扰性能好的电缆和连接器，可以有效减少外界电磁干扰对测量信号的影响。
抗干扰电缆和连接器通常使用屏蔽层和抗干扰材料以阻挡外界电磁干扰的进入。
2.电磁兼容设计：在传感器的设计阶段，应考虑电磁兼容性。
采用适当的电路布局和屏蔽措施，以减少外界电磁干扰对传感器的影响。
例如，在传感器电路设计中使用地线屏蔽和差动信号放大器，可有效减少共模干扰信号。
3.供电电源的稳定性：传感器的稳定工作需要稳定的供电电源。
因此，应选用电源稳定性好、抗干扰能力强的供电方案，如稳压电源或者电源滤波器，以减少电源波动对传感器测量信号的影响。
4.地线连结：保持传感器、仪表和系统的地电位连结良好，减小共模干扰信号对测量信号的干扰。
5.信号放大和滤波：对传感器的信号进行放大和滤波，以提高信号的稳定性和精确性。
例如，可以采用差动放大器，将差模信号放大，抑制共模干扰信号。
6.屏蔽和隔离：对传感器进行屏蔽和隔离是提高其抗干扰能力的有效手段。
可以在传感器外壳和电缆中添加金属屏蔽层，减少外界电磁干扰的侵入。
7.抗振设计：对于一些特定应用场景，传感器可能会受到振动的干扰。
在设计中应考虑传感器的机械抗振性能，避免振动对传感器测量信号的干扰。
可以采用机械隔振和防振结构等措施来解决这一问题。
8.温度补偿：温度是影响传感器测量信号稳定性和准确性的重要因素。
因此，采用适当的温度补偿技术来抵消温度变化对传感器的影响，可以提高其抗干扰能力。
9.数据处理和校准：传感器的测量信号需要进行数据处理和校准，以消除系统误差和干扰。
例如，可以采用滤波算法、校正算法等方法，提高传感器的测量精度和抗干扰能力。
总之，抗干扰措施对于保证传感器的测量信号稳定性和准确性至关重要。
通过合理的设计和选择合适的技术手段，可以有效减少外界干扰对传感器的影响，提高其抗干扰性能。
影响模拟量传感器的外界干扰因素和抗干扰措施
影响模拟量传感器的外界干扰因素和抗干扰措施外界干扰是指在模拟量传感器工作过程中，来自外部环境的电磁干扰或其它因素对传感器测量信号的附加影响。
外界干扰会引起传感器输出信号的波动、偏移甚至失真，降低传感器的测量精度和稳定性。
为了减少或消除外界干扰对传感器的影响，可以采取一系列的抗干扰措施。
一、影响模拟量传感器的外界干扰因素：1.电磁干扰：电磁辐射、电磁感应、电源电磁干扰等会导致传感器信号干扰；2.温度变化：温度变化会导致传感器材料的热胀冷缩，从而影响传感器的准确度；3.行程限制：在使用位置或环境中，由于传感器的安装或固定存在行程限制，会使得传感器的测量范围受限；4.液体介质：液体介质对传感器的影响由介质的种类、温度、压力、浓度、酸碱程度等因素决定；5.机械振动：传感器受到机械振动时，易产生误差，使传感器输出信号出现偏差；6.光照强度：光照强度的变化会对一些光电传感器产生影响，如光敏电阻、光电二极管等。
二、抗干扰措施：1.选择合适的传感器：根据实际应用场景和环境的特点，选择适合的传感器类型，例如抗干扰能力较强的电磁屏蔽传感器、温度补偿能力较强的温度传感器等；2.屏蔽设计：在传感器电缆、电源线等连接线路上进行屏蔽，减少电磁辐射和感应的干扰；3.地线连接：传感器与测量设备之间应有良好的地线连接，以减少干扰电压和电流的影响；4.使用滤波器：在传感器信号线路上加装滤波器，用于滤除高频干扰信号；5.增加隔离：在传感器与测量设备之间加装隔离设备以消除接地环路的干扰；6.电源稳定化：使用稳定、纹波小的电源，保持传感器工作的电源稳定；7.加装抗干扰电路：在接触式传感器的输入端加装适当的抗干扰电路，提高传感器的抗干扰能力；8.密封防护：对于受液体介质影响的传感器，采用密封防护措施，避免介质对传感器的侵蚀和干扰；9.防止机械振动：采用固定牢固、减振措施等方式，防止传感器受到机械振动的干扰；10.具体环境调整：针对不同的外界干扰因素，可针对具体环境进行调整，例如对温度进行补偿、增加隔离物等。
模拟量隔离电路
模拟量隔离电路模拟量隔离电路是一种常用的电路设计方案，用于解决信号传输中的隔离和抗干扰问题。
本文将从模拟量隔离电路的原理、应用场景以及常见的设计方法等方面进行介绍。
一、模拟量隔离电路的原理模拟量隔离电路的设计目的是实现输入信号和输出信号之间的完全电气隔离，避免信号传输过程中的干扰。
其基本原理是通过光电耦合器或变压器等元器件，将输入信号和输出信号通过光电转换或电磁感应实现隔离。
光电耦合器是一种常用的隔离元件，其内部包含一个发光二极管和一个光敏三极管。
输入信号经过放大和调整后驱动发光二极管，发光二极管产生光信号，经过光敏三极管接收后再转换为输出信号。
这样，输入信号和输出信号之间就实现了电气隔离。
模拟量隔离电路广泛应用于工业自动化、仪器仪表、医疗设备等领域。
在这些场景中，输入信号往往来自于各种传感器或测量设备，输出信号需要传输到控制系统或显示设备中。
通过使用模拟量隔离电路，可以实现输入信号和输出信号的隔离，避免由于信号传输过程中的干扰导致的误差。
以工业自动化为例，生产现场中存在大量的电磁干扰源，如电机、高压设备等。
如果直接将传感器采集到的模拟量信号传输到控制系统中，很容易受到干扰影响，导致信号失真或误差较大。
而通过使用模拟量隔离电路，可以将输入信号和输出信号之间隔离开来，使得输入信号受到的干扰不会传播到输出信号中，从而保证了信号的准确性和稳定性。
三、模拟量隔离电路的设计方法在实际设计中，模拟量隔离电路的设计需要考虑多个因素，如输入信号范围、输出信号范围、隔离电压等。
根据具体的应用需求，可以选择不同的设计方案和元器件。
常见的模拟量隔离电路设计方案包括光电耦合器隔离、变压器隔离和隔离放大器等。
其中，光电耦合器隔离是最常用的方案之一，具有隔离效果好、传输带宽高等优点。
但是在实际应用中，还需要根据具体的输入输出信号范围选择合适的光电耦合器型号，并进行合理的电路布局和线路阻抗匹配，以保证信号传输的稳定性和准确性。
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模拟量抗干扰接线经验
1、说起S7-300系列I/O模块，特别是ET200M中的SM331-7KB02/-7KF02等AI模块，相信很多人都遇见过共模干扰电压(Ucm)超限出现上/下溢出，而不能正常使用；特别是4线制仪表或传感器信号最易出现这种故障现象。
2、为应对这种共模干扰电压(Ucm)现象，相信大家都是外加AI信号隔离模块解决。
但这种方案同时也增加了硬件成本开销、控制柜体布局容量、硬件安装调试时间，以及设备故障点等诸多问题。
3、当然，一些系统集成商将增加AI信号隔离模块的方案，作为项目成本开销并向用户追加投入费用的依据。
4、众所周知，在SIENENS的S7-300系列4～20mADC测量范围手册说明书里，有很大篇幅讲解关于2线或4线制仪表、隔离与非隔离模块、I/U/RTD/TC等信号抑制共模干扰电压(Ucm)接线的推荐方案。
5、简单的说，SIENENS的S7-300系列4～20mADC测量范围手册说明书中，对抑制共模干扰电压(Ucm)接线的处理方法如下：
（1）每个通道的M- 输入端必须连接到模块地。
（2）Mana端也必须接地。
（3）再将Mana端与每个通道的M- 输入端短接线。
（4）将未用到的COMP+端接地。
6、个人在现场遇见过几次这种干扰现象，都以SIENENS推荐的接线方案处理好，并且还按此方案成功指导过其他同事类似的问题处理。