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2009年11月16日 诊断干扰及确立对策 美国海军常规动力攻击型航空母舰：福莱斯特号（CVA-59）舰载机导弹爆炸（1967年7月25日，上午11时） 越战中，正当“福莱斯特”号航空母舰准备第二次弹射飞机时，一枚“阻尼”空地火箭意外地从停在舰艉飞 行甲板末端的 F-4鬼怪舰载机机翼下点火，击中了另一架A-4攻击机的油箱。油箱随即爆炸，大火迅速燃遍了 整个飞行甲板并且引起了军械库的爆炸。 事故原因：航母雷达信号，渗透到悬挂实弹的F-4鬼怪舰载机的导弹点火回路中，导致误动作，点火，爆炸。 事故后果：134人死亡，72架舰载机或被毁和受损，直接损失，7200万美元(4亿600万人民币)。 1. 干扰基本理论 1 干扰相关灾难事例1 由于机器人误动作，导致10人死亡（1982年） 日本一家机械加工企业，在作业中，由天车上，瞬间产生的电火花所产生的电磁波，使 机器人发生误动作，导致10人死亡。 干扰相关灾难事例2 1. 干扰基本理论 123 3 . 干扰三要素，缺少任一要素，均无法发生问题 123 干扰三要素 1. 干扰基本理论 干扰源 传播路径 被干扰设备 l无线电报话机 （广播，通信用 ） l电机 l开关 l数码电子设备 l无线转换器 l无线电接收机 （广播，通信用 ） l各种传感器 l工业用控制器 l电脑 l军用设备 l人体 l插槽 l金属箱 l导线 l共用型接地 l阻抗 l电源线 l金属电缆 电磁波辐射规范（EMI ） 抗电磁波规范（EMS ） Radiated Disturbance (RE & RS) SubharmonicHarmonics()（谐波） Acoustic Noise Conducted RF Disturbance (CE & CS) 16Hz 60Hz 2.4KHz 20KHz 150KHz 30MHz 300MHz 1GHz Power Disturbance 1.Harmonics(谐波) 2.Conducted RF Disturbance(传导杂 音) 3.Power Disturbance(动力杂音) 干扰频 段 1. 干扰基本理论 1.Harmonics() 2.Conducted RF Disturbance() 3.Power Disturbance() 汽车设备的主要干扰发生源 谐波干扰 利用变频 器的电容输入型整流回路的平滑滤波器平滑电流中，为了从交流中获得稳定的直流，用电容实施反复充放 电， 必然导致产生很多谐波 此时，在输入电流波形的基本波+谐波=高阶振型波 基本波电流 谐波电流高阶振型电流 += 1. 干扰基本理论 电源方面 系统 负载 由于系统中，渗透谐波，导致 产生设备维护问题和维修管理问题 AC/DC MOTOR,PC等各种工 业用及家庭用电气设备 变频器，UPS，电梯，整流 器等，非线性负载 谐波的对策：虽然，一般情况下，可利用电抗器，但，若要去除国际标 准的 谐波，需使用无源滤波器，或更高级别 的去除干扰的措施 1. 干扰扰基本理论论 传导 干扰定义 (Common Mode) (Differential Mode)+ (Total Mode)= 连接在电源线或各种电路上的各种设备，会发出干扰。 这种传导的干扰，一般分为两种。 在线和线路本身所存在的“差动型干扰”和“GND”与线路之间存在的“共同型干扰” 1. 干扰基本理论 3. EMI Filter CM Noise Current CM 干扰流动 1. 干扰基本理论 DM Noise Current DM 干扰流动 1. 干扰基本理论 动力噪音 在电气,电子机械中通过电流的话，电流周围会诱导电 界和自戒. 根据电位差产生的电界随时间变 化的话，周围会发 生电自戒. 静电感应是根据线路间静电 容量，电磁感应是根据磁场. 两者偏离距离远,平衡距离短的时候感应障碍急剧减少。 1. 干扰扰的基本理论论 Conductive Coupling (结合传导性)Magnetic Coupling (结合自戒) Electric Coupling (结合电界)EM Field Coupling (结合电自戒) 感应应性+容量性 结结合 干扰的传达 路径 (谐波/传导 /动力噪音 ) 1.干扰扰的基本理论论 测量干扰确认改善(测量) 干扰对 策标准书 = 设计 反应 抽查干扰问题 点 确认干扰改善 屏蔽 使用防止干扰 部品 接地 适用干扰对策 如果初期就施行干扰对策，使用方案也会多, 所需费用也会减少， 所以从设计阶 段就要考虑。 应对 干扰对 策过程 1.干扰扰的基本理论论 问题 解决为 止反 复施行 验证验证 干扰发扰发 生源 变频变频 器,CNC IR 模块块 DC POWER SUPPLY 交换换元件等 验证验证 干扰扰障碍机器 PLC 计计量器 通信设备设备 等 验证传达验证传达 路径径 结结合传导传导 性 结结合电电自戒 结结合放射性 清清除干涩现涩现 象 清清除发发生原因/衰减减 降低接收器灵灵敏度 清清除传达传达 路径径/衰减减 点检干扰顺 序 1.干扰扰的基本理论论 干扰对 策技巧 接地 (Grounding) 屏蔽 (Shielding) 防止干 扰扰部品 1.干扰扰的基本理论论 噪音传达路径噪音源对策方法障碍机器对策方法 传导 性EMI 过滤 器使用EMI过滤 器使用 辐射性屏蔽屏蔽 传导 后辐射EMI过滤 器使用屏蔽 辐射后传到屏蔽EMI过滤 器使用 EMI 过滤 器 EMI 过滤 器 EMI 过滤 器 EMI 过滤 器 2 屏蔽 屏蔽 障碍机器噪音源 3 1 4 1 2 3 4 适用干扰对 策原则 1.干扰的基本理论 1. 接地安装标准书 . 干扰防止对策标准 工厂设施施工及设备制作及安装时，需要遵守接地安装标准书 2. 主接地线粗细 接地电缆的粗细与电缆的阻抗 (Z)的相关关系 在传导干扰领域(150KHz以上)导体急剧减少，因此为了让电流通过电缆流过，需要尽可能的 增大截面。此时如果接地线较细，设备的共模干扰的排放会相当困难。 . 干扰防止对策标准 3. 屏蔽电缆接地 1. 一定要将屏蔽电缆皮剥开，用接地夹夹在接地支架上进行面接地。 2. 屏蔽接地支架在接地杆之间连接接地电缆 3. 通讯及电机编码器线必须使用规定的电缆 4. 电机电缆尽可能使用屏蔽电缆 (推荐) 5. 变频器电机之间的电缆距离超过了变频器厂家保证的距离的时候，一定要使用屏蔽 电缆（产生微浪涌=放射到周围通讯电缆上） . 干扰防止对策标准 4. 控制柜内的电子器件接地 1.禁止相邻电子器件间将接地线连接 =干扰发生源的共模干扰侵入到干扰障碍设备内，产生干扰 2. 电子器件接地PLATE间 1:1 分别进行接地连接 =消除干扰传递路径 (X)(O) . 干扰防止对策标准 5. 控制柜外壳及端子排 1.控制柜外壳要有导电性 2. 控制柜外壳在涂漆时，端子排及侧门接地连接部位禁止 涂漆 = 涂漆时用遮蔽处理后, 打上导电性防生锈剂 3. 控制柜内所有端子排使用镀锌钢 = 端子排在分离的情况下使用镀锌编 制电缆进 行连接 = 各电器元件在端子排上设置后,用充分粗的接地电缆用 最短距离与接地排连接 = 接地排设置在端子排上方,如果设备上对控制/动力接 地分离控制时应把控制接地排和端子排之间用绝缘体 进行连接使其绝缘 镀锌钢 板 镀锌编 制电缆 接地排 端子排 动力接地控制接地 导体 接地排 端子排 绝缘 体 . 通讯障碍信号防止及对策标准 6. 电子元件布置 1. PLC等控制器与电磁开闭器,变频器等动力开闭用仪器隔离设置 2. 控制柜内DUCT（电管）中禁止动力/信号电缆 混合使用 用金属盘 分离(推荐) 电源/信号线 混合输入 不能和高频设备 分离安装 没有屏蔽作用 信号线输 入端电源线输 入端 控制器等 PLC PC 测测定器 高频设备频设备 电电机驱动驱动器 变频变频器 .通讯障碍信号防止及对策标准 7. 电管(Duct) 1. 电管设计时 要分离信号线/动力线使其不发生干涉,或者设置屏蔽板 2. 当电管内铺设电缆时 要尽量使其从有最大屏蔽效果的金属板旁边流过 3. 当动力线是屏蔽电缆时电 管内有信号线也没有关系 但动力线的接地必须是面接地 电管内线路分配方法单独/分离型电管使用 电磁感应 电磁感应 完全单独型电管 金属屏蔽型电管 屏幕效果 领域 .通讯障碍信号防止及对策标准 8. EMI滤波器设置标准(通讯障碍/线路滤波器） 1. EMI滤波器的输入/输出电缆不能交叉,当电缆 在200mm以上时必须互相分离 = 当不能分离时在EMI滤波器的输出端使用屏蔽电缆 2. EMI滤波器应该尽 可能的靠近通讯障碍信号的发生源/障碍器 3. EMI滤波器设置在镀锌钢 板上并用14sq以上粗的接地线用最短距离连接接地排使用 = 使COMMON MODE（公模）通讯障碍信号用最快的时间通过接地排出 驱动器 反应应器 线线路滤滤波器 输出电 缆 输入电 缆 线路滤波器反应器(电抗器) 正面上面 .通讯障碍信号防止及对策标准 DC POWER SUPPLY - 外壳接地端子 : 连接电源接地(PE) (消除DC 整流时发生的干扰) - 24V输出(-)侧端子: 连接控制接地(FG) (消除纹波（RIPPLE）干扰及形成DC24V等电位) 设备未供给控制接地时不可连接， 当连接动力接地时，接地线可能充当干扰源的通道。 控制接地(FG) 动力接地(PE) 9. DC POWER SYPPLY 接地 . 防止干扰的对策标准 Signal Signal Shield V- V+ V-V+ 24 VDC Power Supply . . . Power Tap V- ( Black Wire ) and Shield ( Bare Wire ) MUST be connected to a good earth ground at only one location on a DeviceNet System. NETWORK GROUNDING 形成干扰闭合回路时 ,因消除干扰障碍而发生通信问题，所以必须把通信网络上的一点与地线连接. 这时, 不可以在变频器等干扰发生源的控制柜上连接 干扰可以通过接地而流入. = 需在PLC控制柜里接地 10. PLC 通信接地(设备网 ) .防止干扰的对策标准 电源干扰的对策 - 通过 PLC POWER模块LG、 FG的接地， 把干扰迅速往外部排出 - LG(动力接地) : 消除PLC POWER模块整流时发生的干扰 FG(控制接地) : 消除 CC LINK通信电缆线 上的干扰 AC输 入 L N L G F G LINE 接地 通信接地 PLC POWER 模 块 AC 电源 DA DB DG SLD FG DA DB DG SLD FG DA DB DG SLD FG 主站远程（REMOTE）站 CC-Link 专用电缆 终端电阻 终端电阻 动力接地(PE) 控制接地(FG) 通信干扰的对策 - 在通信屏蔽线上的干扰源，通过屏蔽(SLD)线及 接地排除到控制接地. 控制接地 (FG) 11. PLC 通信接地(CC LINK) .防止干扰的对策标准 远程站 CC-Link 专用电缆 12. PLC 通信接地(现场总线 ) .防止干扰的对策标准 通信干扰的对策 - 现场总线连 接器的电缆连 接状态非常重要 = 电缆屏 蔽面接触不良时产生干扰 = 遵守规定的设置向导 现场总线 连接器 现场总线 电缆 设置向导(连接现场总线电缆 ) 拆开连接器除去电缆外皮 确认电缆内部 线适合长度 除去通信线外皮连接电线装连接器 注1）用于除去现场总线 外皮工具的使用方法注2) 禁止通信线与屏 蔽线的接触(接触产 生干扰) 注3) 确认电缆屏 蔽线与 接地连接器捏紧的部位 13. 变频器/伺服电噪对策 . 电噪防止对策标准 变频器/伺服 电机 电源线 (unshield ) 动力线 (shield) 控制柜内 MSF 添加: 长距离布线(30M)以上时 电噪对策电噪断路对象特征备注 电噪滤波器变频器压力端传导干扰 屏蔽传达到控制板内的电噪 需要变频器内优化的系统过滤器 内藏电噪过滤器的变频器无 需单独设置 AC 反应器变频器输入端谐波 增加变频器效率(节约能源) 输入最大PEAK电流减小 变频器7.5Kw以上时 必须安装 微浪涌滤波器 电机输入端浪涌 (Surge) 抵制电机烧毁及减少电噪 变频器输出端设置到1M以内 电机动力线30M以上时 必须安装 屏屏蔽电缆 变频器输出端电子/停电诱导 电缆电缆, 电缆大地间的电噪传 导使用屏蔽面屏蔽 变频器单独设置在电机侧的 情况除外 1 2 3 4 12噪音滤波器AC 反应器 3 4 实施面接地 . 点早预防对策标准 14 直接启动型电机的(Surge) 浪涌预防对策 1. 接触器(MC)输出侧使用Surge Killer (变阻器) 2. M/C触点开闭状态时该触 点如有电压通过，触电闭 合时会有电流流动, 触点打开时在电感应系统上因反电动势