机电设备电控系统中的防扰手段

机电设备电控系统中的防扰手段
摘要：本文分析了起重设备电控系统中出现干扰的原因，并且根据其产生干扰源的不同提出了相对应的解决方案。

关键词：机电设备电控系统；防扰保护；手段
1.前言
现代机电设备电控系统中多采用可编程控制器（简称PLC）、变频器、编码器和各种传感器等大量的电子元器件。

机电设备在正常运行时，其电控系统往往会受到电磁干扰。

所以，需要采取必要的防干扰手段来保证设备可以长期的稳定运行。

2.产生干扰的原因
一般情况下，机电设备电控系统干扰为电控系统本身带有干扰源，导致一些电磁干扰的现象。

首先，使用变频器所产生的一些干扰现象。

在机电设备工作时，整流及逆变电路构成了用来升降、平移的变频器主回路。

其次，电机频繁开、关所产生的干扰现象。

在机电设备的电机频繁通断时，在线路内会有大电流的冲击产生，致使由供电网内得到的冲击性功率发生迅速变动，使它的电压产生波动，最后导致浪涌噪声干扰的发生。

最后，安装时系统布线方式失误所造成的干扰现象。

3.机电设备电控系统的防扰保护
3.1 PLC系统的防扰保护
在机电设备的电控系统内，PLC单元较易经受外界电磁的干扰。

其中PLC的进线电源以及输入、输出信号线是外部对PLC进行干扰的主要途径。

3.1.1对于PLC电源的防扰保护
由于PLC易受外界产生的干扰，因此进行电控系统设计时，需把PLC单独设计线路，与被控系统的动力线的控制部分相分离。

3.1.2对于输入、输出信号的防扰保护
开关量信号不容易受到外界干扰；由于数字脉冲信号频率比较大，传输时容易受到外界的干扰，可使用屏蔽电缆进行传输；外界的许多干扰信号均能迭加于连续改变的模拟信号之上产生干扰，所以模拟量信号应使用屏蔽电缆或者带防护的双绞线。

模拟量信号要是离PLC比较远，要运用0-10mA 或者4-20mA的电流传输手段。

对于功率较高的开关量输入和输出线，尽量与模拟量输入以及输出线相分离；同时PLC的输入以及输出线应和动力线相分离，至少保持20cm的距离，尽可能降低动力线和信号线平行布线的长度，不能把不同类信号的输入以及输出线放置到同根多芯电缆中；在PLC输入线较长时，如果运用交流输入模块，即使没有输入信号也可能由于感应电动势干扰，导致误动作。

在PLC输入信号端子以及公共点M端子两端进行电阻的并联，选用直流输入模块，能减少异常感应电动势。

在PLC的输出端，为了防止交流感性负载当切断电源时出现感应电动势，要在交流回路侧进行阻容吸收电路的并联，电容耐压应比电源的峰值电压高；对于输入以及输出信号处于300m之上的长距离场所中，可以通过中间继电器进行转换信号，也可以用远程I/O控制。

在测控系统内通过继电器线圈进行动作信号的接收，还要用触点传输信号，防止每个电路间（弱电和强电间）发生直接接触，将干扰传输途径隔断；对于电磁干扰、设备对外干扰，合理接地可以对其实施有效抑制。

在PLC接地的过程中，应重点考虑的是：PLC需要运用专门的接地极；
屏蔽电缆用以PLC输入以及输出信号线时，它的屏蔽层要用一点接地手段，还须
是距PLC近的一侧接地，远端不接地；在PLC系统离比较远的一些站时，要运用
串联一点接地方式。

通过绝缘电缆将每分散PLC接地级连接，再进行接地线的一
点连接。

3.2 变频器防扰的保护手段
变频器本身就是一个大干扰源。

变频器本身造成的电磁干扰对动力以及控制
回路产生的影响主要从以下几方面实施抑制。

3.2.1对于动力回路的防扰保护
为了防止动力回路产生的干扰，可以在变频器的输入、输出端增加电抗器或
者防扰滤波器。

在电源进线和变频器输入侧之间进行电抗器的串联，工厂供电时能对电流高
次谐波进行抑制，使电源浪涌对变频器的冲击变少，使三相电源的不平衡性得以
改善，确保输入电源功率因数的增加。

在变频器输出侧与电机之间进行输出电抗
器的串联，对电机连接电缆的容性充电电流以及电机绕组的电压上升率进行约束，使变频器功率元件发生动作出现的冲击与干扰减少。

滤波器用于抑制变频器产生的电磁干扰噪声的传导，也可抑制瞬间冲击、浪
涌对变频器的干扰。

根据使用位置的不同可分为输入滤波器和输出滤波器。

输入滤波器分为线路滤波器和辐射滤波器。

线路滤波器主要由电感线圈构成，串联在变频器控制回路侧。

它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐
波电流。

在需要使用外控端子控制变频器时，如果控制回路电缆较长，外部环境
的干扰有可能从控制回路电缆侵入，造成变频器误动作，此时将线路滤波器串联
在控制回路电缆上可以消除干扰；辐射滤波器并联在变频器输入侧使用，辐射滤
波器主要由高频电容器构成，它将吸收频率很高、具有辐射能量的谐波成分。

输出滤波器串联在变频器输出侧，由电感线圈构成。

它不仅能有效地削弱输
出电流中的高次谐波成分，而且还能削弱电动机中由高次谐波电流引起的附加转矩。

3.2.2 控制回路的防扰保护
安装变频器时，要对控制回路采用合理的防扰手段。

常用方法如下：布线时，弱电与强电相分离，并保持一定距离。

为了防止变频器动力线平行于信号线，要
进行分散布线；通过接地端子单独接地使控制回路干扰的问题得以解决。

接地时，接地线越短越好；控制回路需使用屏蔽线，屏蔽和接地应一起使用才能产生良好
的屏蔽效果。

屏蔽电缆导线的屏蔽层通常运用单端接地，就是按照接地点接近电
路输入端屏蔽线远端屏蔽层悬空这一原则。

为了合理抑制共模噪声，往往在信号
输入端的屏蔽电缆的屏蔽层之上进行接地点放置。

屏蔽层如不接地，由于它的表
面积大于一般导线，耦合电容变大，出现的耦合也变大，和无屏蔽电缆时相比，
此时出现的电场耦合更大。

两股控制线相绞也可合理抑制差模干扰信号。

由于二
相邻绞距内，因为电磁感应出现的干扰电动势方向相反，一旦绞距变小，那么抑
制差模干扰信号的效果会更好。

3.3布线的防扰保护
3.3.1分开布线
通常小信号线路一般为电压小于24v，用到模拟及数字电路或检测等电路内；但是噪声线路一般为大功率晶体管、接触器、供电线路或者电动机等这些传输线路。

如果把全部的线缆均合一起，但未了解传输信号的相关特性，就会在不同信
号间产生互相干扰的现象。

进行工程施工时，对于线路的分布，应进行分开布线。

同时，对于动力、控制、信号通讯等这些线路，要遵循单独布线的原则，相互间
也要维持一定距离，保证互相间不受影响。

3.3.2线路距离
现场布线时，如果条件允许，尽可能缩减线缆长度。

减少了电磁辐射里程，
减少损耗，对传输信号是有益的。

对于机电设备的主梁、小车上线槽或者电线管
的线路布置方面，选择时应该遵循保持最近原则。

4 结论
如何解决机电设备电控系统中的电磁干扰是所有机电设备电控系统设计人员
都要面临的问题。

根据干扰源的不同，采用不同的方法来抑制干扰源，衰减、切
断电磁干扰的干扰通道，提升设备的防扰能力，以达到最终抑制电磁干扰的目的
和机电设备电控系统的防扰保护的目的。

参考文献：
[1]任峰.起重设备电控系统的防扰保护. 重工与起重技术，2009.
[2]王晓玉.起重设备电气干扰产生的原因和排除方法[j].重工与起重技术，2008，
2.
[3]吴中俊.可编程序控制器原理及应用.机械工业出版社,2008
[4]范建伟.浅析大中型桥式起重设备电气故障[j].郑铁科技通讯，2009，2.。