隨著現場總線屏蔽的機理,一是外來電磁波在金屬表面產生渦流,從而抵消原來的磁場;二是電磁波在金屬表面產生反射損耗,另一部分透射波在金屬屏蔽層內傳播過程中,衰減產生吸收損耗。現場總線的屏蔽是利用由導電材料制成的屏蔽并結合接地,來切斷干擾源。
3.3 采用UPS電源或隔離變壓器
采用UPS電源或隔離變壓器可防止來自工頻電源的干擾。
3.4 采用光纜傳輸信號
隨著在現場總線傳輸速率高、傳輸距離遠、干擾大的情況下,盡可能地采用光纜。采用光纜后,能夠解決輻射干擾和傳導干擾的眾多問題。若在不共地兩點之間,或者在接地狀況很不好的情況下,采用光纜傳輸現場總線信號,可有效防止接地環流等干擾。特別是車間的自動控制系統與電機傳動、MCC之間,容易存在接地電位差,或接地環流,要特別注意,選用光纜優于選用雙絞線。
3.5 正確選擇和安裝水處理傳動系統
水處理車間整流部分采用的是12脈沖整流,傳動柜與電機之間的動力電纜,采用了良好屏蔽且三芯對稱的電力電纜,有效的消除了5次和7次諧波。
4 現場總線的接地
良好的接地是現場總線防干擾的重要內容。所謂“地”,一般定義為電路或系統的零電位參考點;所謂接地,就是在兩點之間建立傳導通路,以便將電子設備或元件連接到“地”。接地的目的,一是保護操作人員和設備的安全,即“保護地”;二是為了抑制電磁干擾,提供電子測量中的電位基準,即“工作地”。圖1是“工作地”的接地方法。
單點接地,是指系統中所有電子設備或元件都并聯連接到一個接地參考點。這種接地方式的優點是各電子設備或元件的地電位,只與本電子設備或元件的地線阻抗有關,不受其他回路的影響,缺點是此方法增加了地線間的干擾耦合,在高頻情況下地線使阻抗大大增加。
多點接地,是指系統中各個需要接地的點都直接連接到距它最近的接地點上,以使接地線的長度最短。由于接地線很短,適用于高頻情況,其缺點是易構成各種地回路,造成低頻地回路干擾。
一般來說,工作頻率在1MHz以下,可采用單點接地方式;工作頻率在10MHz以上,可采用多點接地方式;當然,亦可單點接地和多點接地混合使用。接地線太長時,應采用多點接地,以防止接地線阻抗太大,干擾噪聲電壓太高。
在眾多現場總線中,Profibus現場總線的發展尤為迅速,在自動化控制行業應用很廣,現以Profibus-DP為例說明。Profibus-DP的通訊速率有9.6kbps、19.2kbps、187.5kbps、0.5Mbps、1.5Mbps、3Mbps、6Mbps、12Mbps,其中最常用的通訊速率為1.5Mbps,此時,Profibus雙絞電纜的長度可達200m(使用中繼器可延長)。
根據傅立葉分析可知,任何信號都可以由各種頻率的正弦波組成。數字通訊的1、0信號是矩形波,可用下式表示:
式中:
A為基頻振幅;
f1為基頻頻率。
可見,第k個頻率kf1的振幅僅為基頻的1/k,當k值很大時,振幅很小,通訊的帶寬通常限定在前三個頻率成分范圍內。因此,當Profibus-DP通訊速率為1.5Mbps時,可認為通訊的頻率為k=5時,即基頻的5倍,1.5×5=7.5MHz,頻率較高,接近10MHz,宜采用多點接地,應可能地減小接地阻抗。
隨著Profibus-DP電纜采用RS-485雙絞屏蔽電纜,由于通訊頻率較高,干擾所產生的噪聲電流只在屏蔽層外表流過(集膚效應),屏蔽層通常采用多點接地,一般在電纜屏蔽層兩端接地,即始端和末端同時接地。若一端接地(始端或末端),僅僅有利于消除低頻干擾。但在整個車間沒有放置等電位接地板,不能實現等電位接地時,一端接地優于兩端接地,一端接地可防止形成地回路。
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