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工业控制系统电磁干扰浅析 关键词言PLC控制系统可靠性直接影响到工业企业安全生产和经济运行，抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行关键正文 干扰源 干扰源是干扰变量的起源。所有进行电磁能传输的设备都可能成为干扰源。干扰源可能位于系统中( 系统内部)，也可能存在于系统之外( 系统外部)。 耦合 干扰变量到敏感设备的耦合过程可以通过多种方式来实现： a ) 电流的方式：通过正常的电路进行耦合； b ) 电容的方式：通过电场进行耦合； c ) 电感的方式：通过磁场进行耦合； d ) 电磁波或者辐射感应：通过电磁场进行耦合； 敏感设备 敏感设备包括功能会受干扰变量干扰的所有设备和部件。 干扰变量 干扰变量( 干扰) 可能是电压，电流和电磁场。它们由电磁活动引起，具有很大的振幅和频率范围，它们的强度，以及给敏感设备带来的功能损害的时间和程度，其范围也非常广泛。 2．电磁干扰源的分类 根据形成原因、传导介质以及频率特性等性质，干扰源可按以下方式分类： 1 根据形成原因分类： 可分为自然形成和工程技术因素形成： 自然干扰源包括：雷击、大气、静电放电等。 技术干扰源包括：大电流突变的可控硅控制器、开启或者关闭高功率设备、高频发生器、振荡器等。 2 根据频率范围分类： 可分为窄频和宽频干扰源： 窄频干扰源带有离散频率的信号，包括：无线电设备、雷达站、工业高频发生器、微波设备、动力电流、焊接机械、超声波设备、功率转换电路等，这些设备能产生较强的电磁场，尤其是在周围区域。 而宽带干扰源具有传导和辐射干扰变量，在电子自动化控制系统中影响较大，主要包括：电机、断路器、半导体控制电路、开关设备( 继电器，接触器)、静电放电、大气放电、电晕放电等。 2．3 根据耦合方式分类： 可分为传导干扰源和辐射干扰源、电源干扰源： 传导干扰源主要通过金属导体( 金属线或者导电结构)，变压器，线圈、电容器等进行传播，辐射干扰源主要通过电磁波形式传播。但是，由于导体在工作的时候也可视为有效的天线设备，所以传导干扰源和辐射干扰源之间也可以相互转换。 另外，由于干扰源中，很多都是和干线电源相连，它们各自的干扰变量会发送到电源网络，并从那里传递出去。所以说，电源网络自身也会成为连续和间歇干扰信号的来源。 3．干扰信号的分类 干扰变量，以及由干扰变量产生的干扰信号，涵盖的频率和振幅范围很广。它们所展现出来的信号曲线千姿百态，所属的类别也不尽相同。如果从时间的角度进行考虑，那么可以分为周期性的变量和非周期性的变量。 3．1 周期性的干扰信号 周期性的干扰由正弦信号组成。在工业设备中，能够引起周期性干扰的有：交流和多相电流部件，整流器，荧光灯，组合电路部件以及电脑等。它们会使电源电压，电压波动，压降发生持续的失真，还会破坏多相电流源的对称性。 周期性干扰波形如下图所示： ?? 3．2 非周期性干扰信号 非周期性干扰指的是短暂的干扰脉冲( 瞬态信号)。比如电气回路开关过程中产生的过电压可能会高达10 千伏，其上升时间从纳秒到秒不等，其频率可高达100 兆赫兹。在工控网络或是数字系统中，瞬态脉冲危害性很大，因为它们会对控制器（PLC或DCS）存储区进行误置位和清除，从而破坏系统功能。 在工业控制系统中，高压和低压开关设备正常的开关、短路、电涌、雷击放电等均会导致瞬态信号的非周期性干扰。 非周期性干扰的波形如下图所示： 3．3 共模干扰和差模干扰 电磁干扰按其干扰模式不同，可分为共模干扰和差模干扰。 共模干扰是信号主要由电网串入、电位差及空间电磁辐射信号线上感应共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压较大，特别是采用隔离性能差配电器供电室，变送器输出信号共模电压普遍较高，有可高达130V以上差模干扰是指作用于信号两极间干扰电压，主要由空间电磁场信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成电压，这种让直接叠加信号上，直接影响测量与控制精度。共模电压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，这种共模干扰可为直流、亦可为交流。( 定向的) 或者通过空间( 非定向的/ 辐射的) 来进行传输，并且干扰信号经常会以定向干扰和辐射干扰的形式同时出现，进一步耦合到输入，输出，电源以及数据线。 干扰耦合的主要方式有电流耦合、感性耦合、容性耦合等。 下面就几种主要的干扰耦合作简单分析。 4．1 电流耦合 电流耦合属于线路定向耦合。在同一线路上存在不同的电路的时候，会发生这种现象。每当其中一个电路的电流发生改变时，就会在公共线路上产生电压变化，使得各个电路相互影响。 电流耦合通常发生在以下电路中： a) 不同电路到同一电源的耦合 b) 在工作电路和接地电路之间的耦合 ( 大地电路耦合) c) 通过一个公共参考导体系统来使不同的电路进行耦合 下图所示为具有一个公共参考导体