稳定土厂拌设备现场干扰分析与处理措施

樊右文 郎丽莉 袁刚强

徐州徐工养护机械有限公司 江苏徐州 221000

因设备运行中对通讯的可靠性要求较高，因此对于信号采集以及传输中的抗干扰尤为重要。针对现场实际情况，经常发生的通讯故障主要有以下几个方面引起：

（1）共模干扰。由于接收设备在不同地点，直接或间接接地，造成信号线与“设备地”之间的交流信号超标所造成。表现为信号接收时有时无，甚至一直无法接收。

（2）匹配干扰。来源于系统负载匹配不合理。例如：信号线过长，过多（长距离）星形接线，过多的负载、无系统匹配电阻等等，导致系统时好时坏无法稳定工作。

（3）硬件故障。一般是线路中有串入高电压（雷击、漏电），导致系统个别设备的RS485芯片出现问题，影响了整个系统的接收。

（4）线路故障。一般由局部短路、信号线有一根断路这种情况造成，经常会使系统可以局部工作或正常工作，但是工作不稳定。

1 RS485故障现场综合判断

现场RS485通讯系统出现故障时，可以从二个方面着手排查。

2 固定规则着手排查

（1）检查通讯口A、B线是否短路或与其他线路短路。这种检测通常需要在整个系统停电下进行。通常检测A、B之间电阻，A、B分别对数字地之间电阻。当某一个分支不受控时还要单独检查这个分支的这几项电阻值。在检测中要考虑以下因素：终端电阻（120-200欧），线缆电阻，通过测量阻值，判断是否有短路、断路现象。

（2）检查A、B对地之间的交流电压值。这种测量需要在系统各设备全部加电情况下工作。先将待测的部分与系统全部分开，分别测量A-A、B-B、地-地之间的交流电压。电压大于1.5V时，系统就可能产生干扰。

（3）代换方法确认个别设备的损坏。由于个别设备的损坏，导致设备不受控或系统不稳定。这种情况下，可以先根据路由，将系统分为多个子系统，逐个子系统摘除或加入系统。确认故障系统后，再将该子系统进一步分解排查。

3 从故障现象着手排查

3.1 彻底瘫痪

A、断电检测系统A、B、地之间有无短路，开路现象

B、检查发送设备是否正常。包括计算机通讯口选择、波特率、协议等等。

C、系统是否增减变动。例如是否有因增加发送设备数量所引起的接线错误、发送设备工作状态错误。

3.2 每次加电一段时间后瘫痪

这种情况通常发生在RS485系统无地线情况下。当收发端或收与收端之间“地电位”不同时，电位能量从低到高，向低位设备释放，由于设备中电容充电效应，使两边的“地”电位相同，在此期间内工作正常。等到电容被充满后，两端的地电位就不同了。系统就无法正常工作。检测这种故障，通常检查收发端的数字地是否连接。数字地与A、B之间是否有1.5Vac以上交流电压。

3.3 按时间段、气候失灵

这种故障是由外界环境因素引起。通常需要从查找环境变化着手。例如：供电电源、大功率供电线、发射电台等等。找到原因后，做好屏蔽。对于气候影响着重查找总线分支或设备节点。尤其是露天节点处。

4 模拟量信号、脉冲信号失真问题判断

一般控制系统需要采集外部信号，例如温度、重量等，由于在设备安装布线的时候无法做到动力线路与信号线路的有效隔离，导致模拟量信号或者脉冲信号在传输的过程中受到干扰，以脉冲信号为例，直观的表现就是外部仪表显示的数据与系统采集到的数据严重不一致。

该现象一般可以通过信号屏蔽线的两端接电源负极可以解决，即在外部流量计处以及内部信号接收处将屏蔽线接到供电电源的负极（24V-）。

5 现场接地建议

接地是抑制电磁干扰的重要手段之一。正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰。在实际应用中，由于系统电源零线(中线)、地线(保护接地、系统接地)不分、控制系统屏蔽地(控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地)的混乱连接，大大降低了系统的稳定性和可靠性。

5.1 变频器的接地

在条件允许的情况下应尽量采用专用接地线，避免与其他设备公用接地。变频器接地导线的截面积一般应不小于2.5mm2，长度控制在10m以内。要求变频器的接地与其它动力设备接地点分开，不能共地。

5.2 通信线的屏蔽接地

在采用上位机PC/PLC通过RS232/485通信控制时，从干扰角度讲，低频干扰严重时采用屏蔽单点接地，在高频干扰情况下要多点接地，同时建议在通讯电缆中提供一根等电位线将各节点的通讯地串起来，以提高抗干扰能力。

5.3 传感器信号屏蔽接地

针对稳定土厂拌控制系统，传感器的信号直接接入变送器，通过变送器转换为数字信号传输至PLC，因现场经常进行电焊作业，此时如果传感器的屏蔽线与变送器的“数字地”相接容易导致变送器损坏，故建议传感器的地线悬空不接。

5.4 隔离变压器的使用

有时候现场不论采用上述何种接地方式，都无法消除变频器及电机运行中的干扰，此时可以考虑在控制回路使用隔离变压器。PLC、开关电源以及电脑主机的供电经过隔离变压器后再给其供电，减少变频器运行中对电网干扰后影响设备控制回路的正常通讯以及控制。同时可以在通讯线路、电机电缆上增加铁氧磁环，以消除干扰信号。

6 结语

随着电力电子技术的发展，在工业控制领域中的通讯技术越来越重要，而工控现场变频器的广泛使用对于信号的干扰也就愈加突出，影响着通讯的可靠性。本文从常见的几种通讯故障入手，阐述了其产生的原因及排查途径，最后总结了一些使用变频器的工况下的有效措施，对于提高采用变频器控制工业设备运行的可靠性和安全性具有一定的指导意义。