穩(wěn)定土廠拌設(shè)備現(xiàn)場干擾分析與處理措施

樊右文 郎麗莉 袁剛強

徐州徐工養(yǎng)護機械有限公司 江蘇徐州 221000

因設(shè)備運行中對通訊的可靠性要求較高，因此對于信號采集以及傳輸中的抗干擾尤為重要。針對現(xiàn)場實際情況，經(jīng)常發(fā)生的通訊故障主要有以下幾個方面引起：

（1）共模干擾。由于接收設(shè)備在不同地點，直接或間接接地，造成信號線與“設(shè)備地”之間的交流信號超標(biāo)所造成。表現(xiàn)為信號接收時有時無，甚至一直無法接收。

（2）匹配干擾。來源于系統(tǒng)負(fù)載匹配不合理。例如：信號線過長，過多（長距離）星形接線，過多的負(fù)載、無系統(tǒng)匹配電阻等等，導(dǎo)致系統(tǒng)時好時壞無法穩(wěn)定工作。

（3）硬件故障。一般是線路中有串入高電壓（雷擊、漏電），導(dǎo)致系統(tǒng)個別設(shè)備的RS485芯片出現(xiàn)問題，影響了整個系統(tǒng)的接收。

（4）線路故障。一般由局部短路、信號線有一根斷路這種情況造成，經(jīng)常會使系統(tǒng)可以局部工作或正常工作，但是工作不穩(wěn)定。

1 RS485故障現(xiàn)場綜合判斷

現(xiàn)場RS485通訊系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以從二個方面著手排查。

2 固定規(guī)則著手排查

（1）檢查通訊口A、B線是否短路或與其他線路短路。這種檢測通常需要在整個系統(tǒng)停電下進行。通常檢測A、B之間電阻，A、B分別對數(shù)字地之間電阻。當(dāng)某一個分支不受控時還要單獨檢查這個分支的這幾項電阻值。在檢測中要考慮以下因素：終端電阻（120-200歐），線纜電阻，通過測量阻值，判斷是否有短路、斷路現(xiàn)象。

（2）檢查A、B對地之間的交流電壓值。這種測量需要在系統(tǒng)各設(shè)備全部加電情況下工作。先將待測的部分與系統(tǒng)全部分開，分別測量A-A、B-B、地-地之間的交流電壓。電壓大于1.5V時，系統(tǒng)就可能產(chǎn)生干擾。

（3）代換方法確認(rèn)個別設(shè)備的損壞。由于個別設(shè)備的損壞，導(dǎo)致設(shè)備不受控或系統(tǒng)不穩(wěn)定。這種情況下，可以先根據(jù)路由，將系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，逐個子系統(tǒng)摘除或加入系統(tǒng)。確認(rèn)故障系統(tǒng)后，再將該子系統(tǒng)進一步分解排查。

3 從故障現(xiàn)象著手排查

3.1 徹底癱瘓

A、斷電檢測系統(tǒng)A、B、地之間有無短路，開路現(xiàn)象

B、檢查發(fā)送設(shè)備是否正常。包括計算機通訊口選擇、波特率、協(xié)議等等。

C、系統(tǒng)是否增減變動。例如是否有因增加發(fā)送設(shè)備數(shù)量所引起的接線錯誤、發(fā)送設(shè)備工作狀態(tài)錯誤。

3.2 每次加電一段時間后癱瘓

這種情況通常發(fā)生在RS485系統(tǒng)無地線情況下。當(dāng)收發(fā)端或收與收端之間“地電位”不同時，電位能量從低到高，向低位設(shè)備釋放，由于設(shè)備中電容充電效應(yīng)，使兩邊的“地”電位相同，在此期間內(nèi)工作正常。等到電容被充滿后，兩端的地電位就不同了。系統(tǒng)就無法正常工作。檢測這種故障，通常檢查收發(fā)端的數(shù)字地是否連接。數(shù)字地與A、B之間是否有1.5Vac以上交流電壓。

3.3 按時間段、氣候失靈

這種故障是由外界環(huán)境因素引起。通常需要從查找環(huán)境變化著手。例如：供電電源、大功率供電線、發(fā)射電臺等等。找到原因后，做好屏蔽。對于氣候影響著重查找總線分支或設(shè)備節(jié)點。尤其是露天節(jié)點處。

4 模擬量信號、脈沖信號失真問題判斷

一般控制系統(tǒng)需要采集外部信號，例如溫度、重量等，由于在設(shè)備安裝布線的時候無法做到動力線路與信號線路的有效隔離，導(dǎo)致模擬量信號或者脈沖信號在傳輸?shù)倪^程中受到干擾，以脈沖信號為例，直觀的表現(xiàn)就是外部儀表顯示的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)嚴(yán)重不一致。

該現(xiàn)象一般可以通過信號屏蔽線的兩端接電源負(fù)極可以解決，即在外部流量計處以及內(nèi)部信號接收處將屏蔽線接到供電電源的負(fù)極（24V-）。

5 現(xiàn)場接地建議

接地是抑制電磁干擾的重要手段之一。正確的接地既可以使系統(tǒng)有效地抑制外來干擾，又能降低設(shè)備本身對外界的干擾。在實際應(yīng)用中，由于系統(tǒng)電源零線(中線)、地線(保護接地、系統(tǒng)接地)不分、控制系統(tǒng)屏蔽地(控制信號屏蔽地和主電路導(dǎo)線屏蔽地)的混亂連接，大大降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

5.1 變頻器的接地

在條件允許的情況下應(yīng)盡量采用專用接地線，避免與其他設(shè)備公用接地。變頻器接地導(dǎo)線的截面積一般應(yīng)不小于2.5mm2，長度控制在10m以內(nèi)。要求變頻器的接地與其它動力設(shè)備接地點分開，不能共地。

5.2 通信線的屏蔽接地

在采用上位機PC/PLC通過RS232/485通信控制時，從干擾角度講，低頻干擾嚴(yán)重時采用屏蔽單點接地，在高頻干擾情況下要多點接地，同時建議在通訊電纜中提供一根等電位線將各節(jié)點的通訊地串起來，以提高抗干擾能力。

5.3 傳感器信號屏蔽接地

針對穩(wěn)定土廠拌控制系統(tǒng)，傳感器的信號直接接入變送器，通過變送器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至PLC，因現(xiàn)場經(jīng)常進行電焊作業(yè)，此時如果傳感器的屏蔽線與變送器的“數(shù)字地”相接容易導(dǎo)致變送器損壞，故建議傳感器的地線懸空不接。

5.4 隔離變壓器的使用

有時候現(xiàn)場不論采用上述何種接地方式，都無法消除變頻器及電機運行中的干擾，此時可以考慮在控制回路使用隔離變壓器。PLC、開關(guān)電源以及電腦主機的供電經(jīng)過隔離變壓器后再給其供電，減少變頻器運行中對電網(wǎng)干擾后影響設(shè)備控制回路的正常通訊以及控制。同時可以在通訊線路、電機電纜上增加鐵氧磁環(huán)，以消除干擾信號。

6 結(jié)語

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)控制領(lǐng)域中的通訊技術(shù)越來越重要，而工控現(xiàn)場變頻器的廣泛使用對于信號的干擾也就愈加突出，影響著通訊的可靠性。本文從常見的幾種通訊故障入手，闡述了其產(chǎn)生的原因及排查途徑，最后總結(jié)了一些使用變頻器的工況下的有效措施，對于提高采用變頻器控制工業(yè)設(shè)備運行的可靠性和安全性具有一定的指導(dǎo)意義。