浅谈通讯设备干扰问题

浅谈通讯设备干扰问题

干扰是指对系统的正常工作产生不良影响的内部或外部因素。干扰的种类有很多种，从广义上讲，机电一体化系统的干扰因素包括电磁干扰、温度干扰、湿度干扰、声波干扰、振动干扰和射频辐射干扰等等。而产生干扰的对象一般有信号模拟量、通讯数据等。

随着信息技术的日益发展和应用，很多的电气设备和电子设备都带有通讯功能，并且通讯方式也有很多种，特别是当很多通讯设备混合在一起又需要和其它动力设备共同应用时，就会产生通讯数据的混乱或错误，导致现场无法和监控室正常的数据传输，这种现象就是电磁干扰也就是我们平时说的通讯设备干扰。

电磁干扰是指在工作过程当中受环境因素的影响，出现的一些与有用信号无关的，并对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。而形成干扰的三个要素是干扰源、传播途径和接收载体。例如变频器在启动过程当中，内部的整流电路会产生谐波电流，这种谐波电流在供电系统的阻抗上产生电压降，导致电压波型发生畸变，这种畸变的电压对于许多电子设备形成干扰，常见的电压畸变是正弦波的顶部变平。谐波电流一定时，电压畸变在弱电源的情况下更加严重，这种干扰的特征是会对使用同一个电网的设备形成干扰。同时由于变频器逆变输出的PWM电压波形含有较多的高频成分，会产生电磁波辐射，形成辐射干扰。辐射干扰的特征是：当其他电子设备靠近变频器时，干扰现象变得严重。

根据电磁性的基本原理，当我们在现场遇到干扰时应如何解决，并且我们以后工作当中应如何避免这种干扰现象的存在。下面我从两个方面谈论一下如何避免干扰。

1、采用软件抗干扰措施：软件抗干扰只能解决一部分干扰，就是在程序编写过程当中加上“看门狗”，当程序弹飞或进入死循环时，CPU 不能执行正常的watchdog操作，watchdog将产生计数溢出脉冲信号，当产生计数（对某标准脉冲时钟进行计数）溢出时，产生特殊中断或将CPU强行复位，程序从初始化开始执行，重新运行程序。

2、采用硬件抗干扰措施：硬件抗干扰在通讯设备现场显得由为重要，下面分几点谈一下：

1）接地必须正确，确保现场的设备是否与大地可靠连接，连接的是否符合标准，一般设备与地的接地电阻应小于4Ω，对于干扰源设备必须单独接地。下面以PLC为例讲一下工业控制器是如何避免干扰问题的存在，PLC本身的抗干扰能力一般都很强。通常，只能将PLC的电源与系统的动力设备电源分开配线，对于电源线的干扰，一般都有足够强的抑制能力。但是，如果遇上特殊情况，电源干扰特别严重，可加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少干扰，提高系统的可靠性。如果一个系统中含有扩展单元，则扩展单元的电源必须与基本单元共用一个开关控制，也就是说，它们的上电与断电必须同时进行。良好的接地是保证PLC安全可靠运行的重要条件。为了抑制附加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接专用地线，并且接地点要与其它设备分开，如图1（a）。若达不到这种要求，也可采用公共接地方式，如图1（b）。但是禁止采用串联接地方式，如图1（c），因为它会使各设备间产生电位差引入干扰。此外，接地线要足够粗，接地电阻要小，接地点应尽可能靠近PLC；

2）传输线路一定要采用屏蔽双绞线，屏蔽层要注意接地，双绞的目的是为了让两条线绞在一起时，对通讯各种分布参数耦合过来的干扰信号可平均地分配到这两条线上，因此用双绞线可获得

抗干扰能力。如果距离较短，可采用一般的电话线。如果线中有多股双绞线，应采用其中一对双绞线；如果距离较长时，可采用一般的网线，但网线的电阻不容忽视，网线存在的电阻会使信号衰减，降低网络通讯的可靠性。因此距离较长，应选用铜芯较粗的绞线，理论上讲一根线两端电阻不应超过80Ω。

3）降低传输设备的速率，对于使用串口的设备，波特率的选择也尤为重要。一般根据你的传输距离、数据流量大小和串口设备的性能来决定，传输距离长速度就要下降，流量大自然就要提升。有些串口设备在某些波特率下可能误差会比较大，要尽量避免使用那些波特率，一般对于普通的嵌入式系统，9600波特率已经足够了；

4）终端设备加120Ω电阻或根据现场情况加适当电容，但不宜过大，影响数据传输的正确性；

5）在布线的时候，一定要合理布线，强弱电分离；

6）对于干扰比较强的设备要与电子类器件（如灵敏仪器、仪表等）不能使用同一电源，电子类器件最好使用金属屏蔽起来；

7）对于模拟量的干扰尽量采用电流传输方式；

8）加光电隔离或者感性、容性隔离设备。

对于上述所说的干扰问题，在世界上各个公司的电子类产品都或多或少的有一定的抗干扰能力。根据干扰存在的现象，出厂的设备在硬件上都加强了抗干扰能力的措施，要求所有信号线、通讯线都采用屏蔽线，控制器也做了抗干扰的处理，并要求现场所有设备变频器的地线与控制柜的地线严格分开，变频器要单独接地。