我们使用的模拟量传感器容易受干扰怎么办?

模拟量传感器的干扰可以从硬件设计和软件设计着手改善
干扰的确很令我们“头疼”,有时候花了很多时间都没办法找出干扰源。找到干扰源,我们才可以进行针对性的改善。硬件是基

本文最后更新时间:  2023-05-19 04:42:07

我们用模拟量传感器容易受干扰怎么办?

模拟量信号已经被广泛DCS、PLC生产过程控制,由于容易受到外界干扰从而影响控制准确性。

模拟量传感器有电量传感器和非电量传感器之分,电量传感器一般输出隔离模拟量信号,非电量传感器多数输出非隔离模拟量信号,在生产过程控制中后者容易外界干扰。非电量模拟量传感器工作电源一般取用自动化系统设备提供的 24V电源模块,多数是不隔离的,想实现各控制、监测,确保相关设备自动化系统正常运行,干扰问题不容忽视。

从题目说的问题,基本上可判断是关于非电量模拟量传感器。什么是非电量模拟量?有电工基础的都明白,电流、电压、功率等都是电量模拟量,在生活中都看到过,水的压力、流量、水温、水位等,这些都属于非电量模拟量,用于检测非电量模拟量的传感器称之为非电量模拟量传感器。这些传感器由于接线有2~4线制的,共同点都需外部提供电源,为了保证安全一般用的是24VDC,目前采用最多的供电方式就是利用相关控制系统设备提供24VDC电源,而且这些接线方式的传感器工作电源及输出信号均未采用有效的隔离措施,因此有很大的弊病和极有可能导致的危害,因为模拟量没有有效的隔离,所以它们的测量精度和抗工频电磁干扰能力大大降低。那么就要解决问题,个人认为最简单的办法把信号隔离器与非电量模拟量传感器配合应用,这是有益的选择。

谈到信号隔离器,就简单的说说它的来龙去脉。

信号隔离器从其名称来看,关键字“隔离”,隔离哪些方面?非电量模拟量传感器输出信号输入到信号隔离器,此时信号隔离器的输入对输出信号、对地、对电源四端的三重全隔离,且通道之间均有较高的耐压水平。其次就是信号隔离器的选用,其有变压器信号隔离器和光电信号隔离器,到底用那种好呢?根据题目说的是模拟量容易受到干扰,那么就要用抗干扰能力强的信号隔离器,即用光信号电隔离器。至于为什么要用光电隔离器,那么把其特点和变压器信号隔离器进行对比就知道自己要用那种信号隔离器了。变压器信号隔离器特点;性能稳定、带载能力强、隔离强度高、使用寿命长。光电隔离器;性能稳定、抗干扰能力强、成本低廉,但使用寿命及隔离强度没有变压器信号隔离器好,由此可知,与题目说的问题用光电隔离器是比较适宜的。这两种信号隔离器在自动控制、监测系统都有大量使用,有效的解决了非电量模拟量传感器的工作电源及模拟量信号的隔离,提供了工频抗干扰能力及降低雷击过电压的危害,同时也确保了非电量模拟量传感器的测量精度和系统的安全,如DCS控制系统、PLC控制装置。

控制系统同样会引起模拟量干扰,如交流接地与信号接地共用,屏蔽接地和保护接地接在一个地排,以及模拟量信号线屏蔽接地和控制系统及机柜接地不符合规范等。其次,控制系统的电源负载能力弱,干扰影响大,因为此时控制系统的电源供电稳定性就差。

例如,某次遇到压力在监控画面的数据有波动,而且又是无规律的跳变。

此时,分析了下是不是信号线绝缘屏蔽接地不好而引入的干扰吗?拿着万用表去检测铜排与接地网电阻只有0.5Ω,通过数据判断符合接地技术要求,因此这个无规律跳变与信号线的绝缘屏蔽接地不好没关系。问题不在这方面,那么还得继续查找,此时对信号线进行重新接地,对相应的信号电缆屏蔽层进行单端接地和双端接地,继续观察模拟量信号有无跳变,通过监控画面观察故障依然存在。既然把信号回路接地不好引起的干扰排除,那么问题出在哪里了?信号源与工业现场排查,换通道后再看监控画面,数据还是跳变,但是这可以看出,它的通道和信号基本没问题的。又叫人检查信号线与动力线有没有放在一个桥架,查看也没有。

后面一番折腾,考虑到模拟量输入模块方面,它不是点点隔离的。因为已经判断模拟量输入模块通道没有问题,估计是其它输入模拟量引起的干扰,又看监控画面,发现现场一个用电流变送器引入的信号数据也不对。估计是不是它的缘故引起的,此时把这块模拟量输入模块的上它的信号回路拆除,只留下有故障的模拟量输入,再去监控画面观察数据,既然跳变消失了。可以判断是其它的电流输入信号引起此模拟量输入的数据跳变。而那个引起压力数据跳变的旁边通道,引入的是电流信号,现场用的是电流变送器,在现场检查电流变送器,发现它没有做好接地隔离,这样就导致其它信号回路对地产生交流电压,从而产生干扰的容性电流。因为容性电流不仅干扰了自己通道信号,同时也干扰了它旁边的信号回路信号,所以与其它模拟量通道的电流4-20mA叠加,因此导致了压力信号出现明显的跳变。

最终收尾工作,把电流变送器的自身接地做好,然后又在机柜的模拟量输入模块的前段加了信号隔离器,这样故障彻底解除。

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