1.概述　　随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行。 　　2.电磁干扰源及对系统的干扰是什么？　　影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。　　干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压送加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指用于信号两极间的干扰电压CONTROL ENGINEERING China版权所有，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。　　3.PLC控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢？　　（1）来自空间的辐射干扰　　空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于射频场内，就回受到辐射干扰，其影响主要通过两条路径；一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；二是对 PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。　　（2）来自系统外引线的干扰　　主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。　　（3）来自电源的干扰　　实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC电源，问题才得到解决。　　PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。　　（4）来自信号线引入的干扰　　与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。 上一页 1 2 下一页

电源发展概述 　　电源行业是整个电子产业的能源基础行业，随着电力电子设备的多样化及人们节能环保意识的增强，电源市场也随之繁荣活跃起来，竞争预演愈烈。 　　电源种类尤其复杂多样，大致可以分为AC/DC电源、DC/AC电源、DC/DC电源、AC/AC电源等几类；用途上又可分为适配器、UPS、PC电源、通信电源、安防电源、医疗电源、航空电源等。纵观这些种类的电源，其未来发展趋势正如业内专家所指出的：1、更小的外形因子，即功率密度的提升，2、更高的效率，即要达到80%乃至90%以上，3、更低的每瓦成本。 　　这些都对电源测试提出了更加严格的要求，以保障满足高要求的电源能够适应较为苛刻的使用环境。本文主要介绍了由北京普源精电科技有限公司（RIGOL）提供的AC/DC电源测试解决方案。 　　AC/DC电源的主要测试参数 　　在门类众多的电源产品中，AC/DC电源是应用最为广泛的电源之一。如常见的笔记本适配器、手机适配器、PC电源等都是典型的AC/DC开关电源，电子市场上的AC/DC开关电源模块也属于这个范畴。 　　电源厂商为了保证出厂产品的优良品质，并进一步提高AC/DC电源的性能指标，通常都需要经过严格的测试过程，其中包含了输出测试、输入测试、保护测试、安全测试、环境测试和E.M.C测试等种类繁多的测试项目。在这些测试项目中，更需要关注的是AC/DC电源特性的交流输入范围、电源调整率、负载调整率、纹波及噪声、启动及保持时间、上升时间、过载保护、过压保护、耐压绝缘、漏电电流、电磁兼容、电源效率等一系列性能特征参数。 　　为了满足复杂的测试要求，帮助电源厂商提高电源产品质量，RIGOL的应用工程师深入电源行业调查研究，为用户提供了一个高效、快捷的AC/DC电源测试系统。 　　AC/DC电源测试方案 　　典型的AC/DC电源测试系统包含了程控交流电源、程控电子负载、高精度数字万用表、数字示波器、多通道程控开关以及工控机和测试软件。 　　在测试系统中，所选用仪器设备的性能高低及品质优劣直接关系到测试系统的稳定与效率。RIGOL作为国内领先的测量仪器与解决方案供应商，提供的数字示波器DS1302CA和数字万用表DM3058，在同端产品中拥有极高的技术指标和稳定的产品性能。 　　双通道数字示波器DS1302CA拥有300MHz的带宽和2GS/s的实时采样率，可以非常准确的完成电源纹波测试及其他基本测试；标准配置的USB接口和RS-232接口，为用户提供了多种可选的系统集成方案；另外，可以选配的USB-GPIB模块，能够将DS1302CA接入GPIB总线的测试系统。如图1所示。 　　 　　图1 RIGOL DS1302CA数字示波器 　　DM3058是一款拥有240 000读数的五位半高精度数字万用表，标准配置了USB接口、RS-232接口、GPIB接口和符合LXI-C标准的以太网接口，更是可以方便的接入多种类型的总线网络系统中。在程控指令方面，不仅拥有符合SCPI标准的指令，还兼容市场上同类主流产品的指令，能够直接替换使用。 　　 　　图2 RIGOL DM3058数字万用表 同时，在测量准确度上达到了同类产品的先进水平，基本直流电压准确度达到0.015%+0.003%，基本直流电流准确度达到0.02%+0.005%，基本电阻准确度达到0.02%+0.003%，为测试数据的准确性提供了保障；另外，其交流测试频率范围达到1MHz，保证了高频开关电源的测试；10A大电流的测量无须更换插孔和表笔，大大提高了测试效率和保证了仪器的安全使用。 　　 　　图3 测试系统方框图 　　在显示单元，DM3058采用了万用表中少有的256×64液晶显示，各种功能参数设置采用菜单化操作，加强了在系统之外的易用性。 　　图3所示是使用RIGOL DS1302CA及DM3058搭建的测试系统。此套测试系统可以完成AC/DC电源厂商所关注的重要电源性能特征的测试工作。下面以测试AC/DC电源的效率、电源纹波、输入电压调整率为例，具体介绍该测试系统的测试流程。 　　如今节能环保是所有产业的热门议题，电源行业更是倡导节能环保的先锋。目前很多亚洲电源厂商已经把目标瞄准在开发半负载下能效可达88%以上，甚至高达90%以上的新型节能产品。那么，在测试过程中为了能够准确的获得电源效率数据，一般需要经过四次测量，即分别测量负载在25%、50%、75%和100%状态下的效率，再取其平均值作为衡量该电源的效率。 　　纹波噪声也是衡量AC/DC电源产品优劣的一个重要性能指标。纹波是指在输出直流电压上叠加交流成分的峰峰值。一般纹波不能超过输出电压的1%。 　　测试输出电压纹波时，首先由工控机来控制程控电源输出，其输出能够使电源进入正常工作状态，然后控制程控电子负载使电源达到100%负载状态，再由多通道开关将DS1302CA示波器接入到电源的输出端，通过工控机将数字示波器设置为直流耦合，使用1:1的探针输入。另外，为了便于更好地观察稳定的纹波信号，可以打开示波器的“带宽限制”。最后，将数字示波器测量出的纹波信号峰峰值上传至计算机中存储起来，便得到了该电源的纹波电压，如图4所示。 　　 　　图4 RIGOL DS1302CA 测量的电源纹波电压值 　　输入电压调整率是用来衡量一个AC/DC电源在负载及恶劣电网环境下的适应能力的重要指标。输入电压调整率是指输入电压在额定范围内变化时，输出电压的变化率。 　　输入电压调整率的测量，是通过工控机来控制程控电源、多通道开关、电子负载，与数字万用表协同工作完成的。假设一个额定输出为12V的AC/DC电源的输入电压范围在115～264VAC之间，在测试过程中，将负载设置为满载状态，将程控电源输出从115VAC调节至264VAC，再使用DM3058数字万用表测试各阶段的输出直流电压，记录于工控机中，然后根据公式便可计算出该AC/DC电源的输入电压调整率。 　　 　　图5 RIGOL DM3058数字万用表测量界面 　　测量速度与通讯速度快也是DM3058的重要特征之一。在程控测试中，以测量直流24V电压为例，在该企业测试平台上采用中速测量，同类万用表所需要的时间最快为360ms，而RIGOL DM3058只需要250ms。若在该测试平台上连续测量直流电压、交流电压、频率、电阻等177个项目，DM3058完成这一整套测量只需要88s，与同类万用表相比，时间缩短了整整10s。为整个生产测试过程带来的效率提升不容小视。 　　以上是使用该测试系统测量AC/DC电源的几个典型参数。这套测量系统不仅可以高效、快捷的帮助用户完成测试功能，同时也为用户提高产品品质提供了有力保障。RIGOL作为国内异军突起的测试测量厂商，将始终专注于测量，坚持自主创新，为用户提供更多创新的行业解决方案，真正体现客户价值。

　　英飞凌科技股份公司(FSE代码：IFX / OTCQX代码：IFNNY)近日推出面向24V工业控制和自动化应用的第二代ISOFACE™隔离8通道高边开关。新款ISO2H823V集成了诸多诊断功能，可以清楚地看见设备状态，从而有助于缩短成本不菲的设备停机时间。该器件将工业控制器的低压控制侧元件与直接连接至车间设备的输出设备隔离开来。 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/138770.htm 　　用于在工业设备的控制侧与处理侧之间实现隔离的典型解决方案是运用工作温度范围有限，并且会发生老化和有温度漂移效应的光耦合器。ISO2H823V IC则可满足2.5kV隔离电压(符合IEC 61131-2标准)，并且具备更高工作温度范围和数字功率控制功能，以驱动8路600mA输出通道。得益于此，采用ISO2H823V IC的系统不仅具备更可靠的性能，而且其完整PCB的尺寸仅为采用光耦合器的一半。 　　新推出的这款IC适合用于各式24V工业控制系统，包括可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制系统、工业PC和通用控制设备等。在需要保证持续运行的系统——如大型化工厂、生产线和现场作业重型设备等，集成式诊断功能发挥着举足轻重的作用，它们不仅能够最大限度缩短意外停机时间，而且可以加快维修进程。 　　英飞凌科技股份公司应用营销总监Thomas Schmidt表示：“在工业生产过程中，一台机器停工，会致使整条生产线停转，而恢复生产往往需要几个小时的时间，结果导致严重的损产和浪费。ISO2H823V提供的众多片上诊断功能，可用于查明电源开关的实时状态。采用该器件，设备供应商可以设计出更加强健、可靠、易于维修的电子控制单元，从而最大限度缩短工业设备用户的意外停机时间。” 　　ISO2H823V提供的片上诊断功能包括，负载开路的通道电平检测、短路条件和过热运行。该器件的IC监测功能包括供电电压、输出状态、过热状态和传输错误等。利用其提供的这些全面深入的系统信息，用户得以对系统进行预防性维护，并且能够避免工作条件极其恶劣的系统突然停机。 　　这个高边开关IC的输出侧的额定工作电压为24VDC(工作电压范围为11 V -35V)，并且有52V箝位二极管，以实现电路保护。8路输出通道的Rds(on)典型值均为150毫欧姆，并且均实现了短路保护(有效电流不超过1.0A)。控制侧的工作电压为3.3V。输入侧和输出侧上的LED矩阵的集成式器件可支持器件状态显示。 　　供货情况和封装 　　英飞凌现已可提供采用12×12 mm VQFN封装的ISO2H823V样品和系统评估板。该产品计划在2013年第一季度投入量产。

　　Ethernet网络出现于1975年，随后3COM公司致力于使以太网的使用成为一个多供应商标准，并于1982年制定成为IEEE802.3标准的第一版本。1990年2月该标准被国际标准化组织所采纳，正式成为ISO/IEC8802.3国际标准。在这期间，Ethernet从最初10Mbps以太网过渡到100Mbps快速以太网和交换式以太网，直至发展到今天的千兆以太网和光纤以太网。可以说，开放的Ethernet是二十多年来发展最成功的网络技术，并导致了一场信息技术的革命。Ethernet网的快速发展和广泛应用有力地推动了高技术芯片和系统的开发，从而大大提高了网络性能，降低了系统成本。 　　过去人们一直认为，Ethernet是为IT领域应用而开发的，在工业自动化领域只能得到有限应用，这是由于： 　　·Ethernet采用CSMA/CD碰撞检测方式，在网络负荷较重(在于40％)时，网络的确定性(Determinism)不能满足工业控制的实时要求； 　　·Ethernet所用的接插件(connector)、集线器(hub)、交换机(switches)和电缆等是为办公室应用而设计的，不符合工业现场恶劣环境的要求； 　　·在工厂环境中，Ethernet抗干扰性能较差。若用于危险场合，以太网不具备本质安全性能； 　　·Ethernet网还不具备通过信号线向现场仪表供电的性能。 　　随着网络技术的发展，上述问题正在迅速得到解决。为了促进Ethernet在工业领域的应用，国际上成立了工业以太网协会(Industrial Ethernet Association)，并与美国ARC Advisory Group、AMR Research研究中心和Gartner Group等机构合作开展工业以太网关键技术的研究。　　为了解决在无间断的工业应用领域，网络在极端条件下稳定地工作，美国Synergetic Micro System公司和德国Hirschmann公司专门开发和生产导轨式收发器系列、集线器系列和交换机系列，它们安装在标准DIN导轨上，并有冗余电源供电；接插件采用牢固的DB－9结构。美国NET Silicon公司研制的工业以太网通信接口芯片，每片已降至10～15美元，与各种现场总线芯片相比，价格具有极大优势。 　　在工业控制系统中，所谓网络的确定性是指通过网络传送的数据必须在确定的时间内到达目的地。假设一个PID调节器通过网络从现场变送器收集数据，为了调节PID回路，需要有非常一致的采样时间，而且这些时间必须是确定的。对于这样的实时控制要求，通常要求网络的时间延迟小于2～4ms。为此，美国电力研究院(EPRI，Palo Alto.Calif.)对12Mbps Profibus－DP现场总线、带有集线器快速100Mbps Ethernet网和带有开关集线器的10Mbps Ethernet网进行了网络确定性测试和验证。测试结果表明，两种Ethernet网的确定性都小于4ms，而Profibus－DP总线满足不了4ms要求。实际上，Profibus－DP在100m电缆段时通信速率可达12Mbps，在电缆长度为1200m时速率急剧下降为9.6kbps。现在的工业以太网现场总线采用一种称作连接装置(Linking Device)的类似带有开关的集线器结构，很好地解决了Ethernet的时间确定性问题。

马达驱动器,具有业界一流的特性,包括高分辨率的微步距,无传感器机械负载测量,负载自适应的功率优化,低谐振斩波工作,标准的 PI和STEP/DIR接口简化了通信.TMC262能驱动四个外接N沟和P沟双MOSFET,马达电流高达8A和60V,主要用在缝纫机,工厂自动化,打印机与扫描仪,办公自动化,医疗设备,液体处理,ATM和POS等.本文介绍了TMC262主要特性和优势,方框图,应用方框图和高压大电流功率级电路图以及评估板TMC262–EVAL主要特性,应用框图,电路图和PCB元件布局图. The TMC262 driver for two-phase stepper motors offers an industry-leading feature set, including high-resolution microstepping, sensorless mechanical load measurement, load-adaptive power optimization, and low-resonance chopper operation. Standard SPI™ and STEP/DIR interfaces simplify communication. The TMC262 drives four external N- and Pchannel dual MOSFETs for motor currents up to 8A and up to 60V. Integrated protection and diagnostic features support robust and reliable operation. High integration, high energy efficiency and small form factor enable miniaturized designs with low external component count for cost-effective and highly competitive solutions. TMC262主要特性和优势: High Current up to 8A Motor current using external (NP) MOSFETs. Highest Voltage up to 60V DC operating voltage Highest Resolution up to 256 microsteps per full step Smallest Size 5x5mm…

检定人员在检定热电偶过程中，对于接线柱不牢靠、热电偶短路或捆扎偏离几何中心等常见问题导致的所测数据不准确的情况，一般都能及时发现轻松处理，但是会遗忘一些影响检测结果却容易被忽视的问题。 　　一、热电偶的长度 　　JJG351-1996《工作用廉金属热电偶》检定规程中明确规定热电偶长度不小于750mm，之所以对热电偶长度作出规定，是因为考虑到热电偶在离开测温区后要有足够宽的温度梯度区。热电偶的热电动势也就产生在这一区域，要有效地阻止热电偶热端（测量端）的热量传给冷端（接线端），最基本的方法就是热电偶的冷端要有足够的距离远离热端。一般来说由于热电偶长度不够带来的误差是负的，修正值是正的。长度越短，带来的误差也越大，因此，在装炉检定之前需要确定热电偶的长度。 　　二、热电偶丝弯曲 　　热电偶丝细而软，极易变形，当偶丝发生折叠、扭曲等塑性变形使热电极的偶丝产生应力时，就改变了热电偶的热电特性，从而使变形热电偶测量结果的准确性受到影响。因此，检定前一定要把热电偶丝拉直。 　　三、热电偶丝被污染 　　热电偶丝被污染，甚至被氧化，会使热电极偶丝表面不光亮、发暗发黑，这时的热电极热电特性极不稳定，测量数据的准确性较差，因此，要清洗有污染的电极，消除污染层。 　　四、响应时间的影响 　　接触法测温的基本原理是测温元件要与被测对象达到热平衡。因此，在测温时需要保持一定时间，才能使两者达到热平衡。保持时间的长短，同测温元件的热响应时间有关。而热响应时间主要取决于传感器的结构及测量条件，差别极大。所以，在日常检定过程中要根据不同类型的热电偶选择合适的升温速率、热平衡的时间。 　　五、绝缘电阻的影响 　　热电偶在高温下，其绝缘电阻随温度升高而急骤降低，因此将产生漏电流，该电流通过绝缘电阻已经下降的绝缘物流入仪表，使仪表指示不稳或产生测量误差。因此，在热电偶装炉之前不要忽视对其绝缘电阻的测试，只有当满足检定规程要求时，才能进行温度允差检定。

在实际生产生活当中，经常需要对线路的通断进行检测。常用的方法是用万用表的电阻档检测，简单实用但是有它的局限性。通常一支万用表的表笔只有1米左右，检测两端子之间的距离超过了两米就很难进行检测。如果被检测线中两端在不同的房间，那就只得采用其它的方法了。针对上述问题，设计出了这款新型的电路通断检测器。 　　一、工作原理 　　在电子制作经常会发现这样一个现象。我们用手碰功放电路的一个输入端时，由于人体杂波的原因，扬声器会有噪音产生。如果是这样，我们为什么不能用这个现象来检测电路的通断呢? 　　首先我们在被测线路的一端给它输入一个音频信号。{只能是低频，不能是高频，如果频率过高会影响检测的正确率)如果电路无断路故障，这个音频信号会通过导线传到导线的另一端，我们再用音频放大器来检测，这时音频放大器会发出声音提示电路正常。反之电路出现断路故障则不会发出声音。 　　这就是电路通断检测器的的工作原理。 　　二、电路图 　　电路通断检测器由两部分构成，音频信号发生器和音频信号放大器。 　　1、音频信号发生器 　　音频信号发生器主要由KD-9300构成，KD-9300系列音乐集成电路是一种大规模CMOS集成电路，内储一首世界名曲或流行歌曲，如生日快乐、洪湖水等，典型工作电压为1.5V-3V，触发一次内存曲循环一次。 　　利用该芯片制成的音频信号发生电路如下图所示： 　　音频信号发生器，外围元件少，只有一只三极管和一只开关，焊接时可将三极营直接焊在音乐芯片预留的孔上，然后从三极管集电极引出一根线路，用来连接鳄鱼夹，电源采用一节7号电池，平时电路电流极小，因而未设电源开关。当按下开关K时，电路被触发，三极管集电极便产生一个音频信号，通过鳄鱼夹输出。 2、音频信号放大输出器 　　电路原理如图所示，音频信号通过探针被送入功率集成块TD2822，将微弱的音频信号进行放大，放大过后通过1、3脚输出，驱动扬声器发声。在这里扬声器体积要非常小. 　　所以建议用蜂鸣片来代替。不足的是代换过后的电路音质较差，声音失真严重，但我们这个电路对音质可以说没有要求。 　　三、元件的选择与安装 　　这个电路通断检测器对元件的要求并不高，所需的元件都可以从当地的电子市场买到。本人所提供的印制板仅供参考，原则只有一个那就是把通断检测器做成笔型，便于携带。 　　如果没有条件也可将元件直接焊在万用板上，效果也一样。这个电路通断检测器，不但原理简单制作也十分简单，只要焊接正确，无需调试便能成功。 　　最后将电路通断检测器的音频信号放大器装入一只用过的白板笔内，并固定好，从笔芯处引出探针。而音频信号发生器则可放置在一个80mmx25mm的自制小盒内，从小盒子的一端引出鳄鱼夹。装入电池，至此整个制作完成。 　　四、使用方法及注意事项 　　使用之前先按开关K，给音频信号发生器一个触发信号，以便它发出音频信号，然后用鳄鱼夹夹住线路的一端，最后用音频放大器的探针接触线路的另一端。如果电路无断路故障，那么音频信号发生器产生的音乐音频信号就会通过线路传输到线路的另一端，音频放大器接收到这个信号就会发出一段美妙的音乐来。反之如果电路存在断路故障，音频信号放大器不会发出音乐声音，或者只有微小的杂音。 　　特别注意的是，这个检测器对检测 1OOm 　　以内的线路非常有效，操作正确的情况下，正确率可达100%。但如果被测线路超出了这个范围，或者是线路的绕行特别地复杂，它的正确率会有所下降，所以在实际的使用当中应当注意。 　　在制作音频信号放大器时，应当将电路的接地端引出，做在外壳上，使用时与人的手接触，这样可以提高扬声器的音量，从而使检测器灵敏度增加。

如今的电力管理和工业自动化应用常常需要将多个传感器的测量数据送到本地的嵌入式处理器来实时处理，这些嵌入式处理器则针对特定应用的需求进行了优化。 不管系统的任务是防止篡改居民电表读数，针对工厂电力分配提供完全可调的断路器接合特性，还是依据多个传感器的输入来控制生产自动化过程，其基本的架构挑战非常相似。有效的解决方案需要一整套高效的模拟信号处理、精密A/D转换、对多通道混合信号输入的可编程同步处理，以及与基于微处理器的更高级别功能的整合，如I/O、闪存、LCD显示器接口等等。 正如本文所讨论的那样，先进的混合信号SoC的演变有助于推进电力行业向固态计量变迁，与此同时还降低了成本并通过多相多通道处理技术改进了防止篡改读数的功能。目前，这些相同的基础性混合信号SoC架构还在为更低成本、更高性能的能量管理、过程控制和工业自动化应用提供更有效的解决方案。 早期的固态电表设计要用多片IC来完成所需的功能组合。例如，一个微控制器负责管理和控制任务，同时由多个A/D转换器处理计量功能。随后是进一步的集成，大的电表制造商独立地开发了专有的ASIC来处理A/D转换。然而，新的计量需求的持续演变再加上竞争压力使依赖固定功能ASIC与通用微控制器组合的缺点及不灵活性暴露无遗。 伴随着高集成度混合信号SoC设计的问世，电表设计出现了一个大跃进，电表制造商获得了实现高性能、低成本计量应用的单芯片可编程解决方案，同时仍然为产品的差异化提供了充分的机会。 除了单芯片SoC集成的固有好处外，获得成功的一个关键因素是混合信号A/D转换和多通道集成功能的设计。例如，Teridian公司的71M651x架构中的专利技术Single Converter Technology(单转换器技术)使用了一个21位的二阶Δ-∑型A/D转换器，它最多可处理7路模拟输入并有一个可编程计算引擎(CE)。这个32位的CE接收并处理来自该21位A/D转换器的所有传感器数据，而且它的运行独立于负责更高级系统管理和外部接口任务的片上8位微控制器内核。这种功能的划分使得混合信号计量子系统可以提供高速度、高可靠性和出色的动态量程，同时没有外部中断的负担或不必要的处理额外开销(参见图1)。 业界的经验已经表明，与为每个通道专门分配一个A/D转换器的架构相比，多路复用的系统一般能提供最低的成本。不过，多路复用的系统是采用开关电路来扫描许多条输入通道，轮流采样每条通道以便由单一的A/D转换器来处理有关数据。多路复用向系统设计人员提供了增益的一致性、偏置的一致性，降低了通道之间的串扰，因而是一种设计灵活和成本较低的解决方案。 一个多路复用的方法尤其适合于具有多个独立输入信号但其性质类似的应用，如电力测量和许多工业自动化应用，包括过程控制传感器测量和电机控制。一个关键的需求就是保存各个通道之间的相位信息，以便使一个多路复用系统中的CE能对不同通道完成“同步”测量。此外，与为每个通道专门分配单独的A/D转换器的架构相比，单转换器技术提供了较低的通道之间串扰，这是电力测量应用中的一个关键优势。 混合信号、多通道SoC架构的固有灵活性可被充分用于实现各种高级计量功能，从1相/2输入的基本住宅电力计量一直到3相/7输入的高端商用电力表。它可以通过编程补偿内部和/或外部温度波动并支持有功功率、无功功率、RMS和其它测量功能，几乎涉及各种传感器输入的任意组合，包括电阻分路器、电流变压器或Rogowski线圈。 图1：Teridian的71M651x架构是一个典型的多路复用系统 这种灵活性使得仪表制造商和电力供应公司进一步降低成本，它们可以让智能计量引擎充分利用较低成本的传感器技术。例如，在多相计量中，电流变压器已经普遍用于中性线电流测量以检测窃电状况，而Rogowski线圈可以作为一种首选的解决方案，因为它不使用一个金属芯，对磁窃电的抵抗力相对要强，成本也比带屏蔽的电流变压器要便宜大约20%。Rogowski线圈的缺点在于其差分输出必须用电子方式整合以提供所需的电流读数，在过去这样做必需昂贵的附加外部电路。 由于这些功能现在可以由一个可编程的CE进行内部处理和实现，因此业界正经历着一个成本剧减的时期，其做法就是用Rogowski线圈实现防窃电功能。这对于在发展中国家运营的供电企业来说是一个主要的优势，例如在中国、印度、俄罗斯、东欧和南美，用电的迅速增长和窃电带来的风险必须一并解决。 可编程、多通道的混合信号SoC架构的固有灵活性还使得它成为实现各种各样其它应用的理想架构。例如，一个自动反馈控制回路的建立很容易通过连接来自一个或多个测量功率、压力、位置、振动、流量、温度或湿度传感器的输入并把其输出连接到一个过程控制器来实现，如可编程逻辑控制器(PLC)、运动控制器或工业自动化系统中常见的其它控制系统。 还可以通过对SoC的内部计算引擎编程来补偿传感器输入的特殊波动，使得该系统可以为特定的测量进行优化。通过把该器件连接到一个负载单元，它可以作为一个既考虑商业及工业成本问题又满足精度需求的均衡器。另一个重要的应用是把该器件用作一个“电子接合单元”，其实现方法是编程确定其开关阈值和延迟属性并监测电力线瞬间干扰。该器件可用在工业电力线断路器中，保护工业制造和封装设备。 总而言之，采用基于SoC的智能混合信号、多通道可编程器件已经刺激计量应用的功能、特性迈向一个新的台阶，成本也得到进一步的降低。目前，相同的基础芯片级架构已准备好为改进工业自动化和控制创造全新的机会。

1.概述 　　随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行。 　　2.电磁干扰源及对系统的干扰是什么？ 　　影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。 　　干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压送加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。 　　3.PLC控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢？ 　　（1）来自空间的辐射干扰 　　空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于射频场内，就回受到辐射干扰，其影响主要通过两条路径；一是直接对 PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；二是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。 　　（2）来自系统外引线的干扰 　　主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。 　　（3）来自电源的干扰 　　实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC电源，问题才得到解决。 　　PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。 PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。 　　（4）来自信号线引入的干扰 　　与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。 　　（5）来自接地系统混乱时的干扰 　　接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态加雷击时，地线电流将更大。 　　此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。 　　（6）来自PLC系统内部的干扰 　　主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。 隔离器相关文章:隔离器原理 上一页 1 2 下一页

　　运营现代化的工厂和加工车间，在技术上都非常复杂。为实现对机械设备和生产过程的精确控制，生产企业需要采用最新系列的传感器、致动器以及伺服系统。作为添加技术以获得精确控制功能优势的范例，各个联网与自动化层现已通过连接至IT网络的控制网络添加到工厂生产车间，它们可提供商业信息与策略，这些信息和策略转而推动生产决策的制定。 　　这种网络化的集中工业控制模式使得技术人员与工业控制工程师能够访问丰富的数据，以便对工厂运营过程进行观察、微调和优化。工厂厂长与企业高管只需浏览一下仪表盘便能全面了解整个工厂的工作效率。 　　在过去，处理过程都是采用手动控制，工厂的每个环节也都是独立运作的。通过访问描述工厂实际运营状态的实时数据，管理人员能够更好地了解工厂的日常运行情况，并根据实时负载来调整商业策略。 　　从孤立节点到全面联网设施已经历了若干年的逐渐转变。这种转变大多是特定性或无计划的，当前工业控制设计的各个方面仍将重点紧密地放在其自身总线、网络以及控制器的特殊分类上，因此产生了分离的工业控制系统设计。 　　尽管现在已经有了从上到下统一的联网工业控制模式，但如果以从下往上的角度去看，也就是从每个部分的中央处理单元来看，就显得非常零散了。迄今为止，可高效运行在控制底层所有层面上的单个IC处理器架构根本是不存在的。 　　处理器技术的最新发展为设计人员在统一的工业控制模型下实现创新带来了良机。通过在控制的各个层面对性能、功能及通信要求作仔细分析，利用统一的标准处理器内核架构，设计人员不但能够以极具竞争力的价格获得最优解决方案，而且还可以通过软件复用来降低软件的开发成本，并大幅缩短设计周期。 　　控制层次 　　典型的工业控制系统可被描述成一个4层的分层结构：传感器和致动器，用来监控工业过程、报告状态信息以及在需要时用来改变状态；电动机以及诸如电感加热器之类的其它系统，用来实现生产过程或运作状态的改变；对传感器节点传送的信息进行分析并向驱动系统发出指令以实现所需改变的各种控制，包括用来连接设备的可编程逻辑控制器(PLC)网络与可编程自动化控制器(PAC)网络；人机界面(HMI)模块和显示屏，为工程技术人员提供算法处理过的可视工厂状况。 　　直到今天，还没有一种软件兼容的处理器架构能够以高性价比来满足工业控制所有4层的需求。设计人员可通过采用一个公共的处理器架构来减少必须购买的软件开发工具的数量，提高可复用代码总量，并在熟悉的开发环境下进行专项开发。 　　ARM架构是一种免费授权的开放式架构，因此没有使用权限的问题。作为一种开放式架构的优势使ARM架构成为了一个事实标准，为开发稳健、多样化的、全球第三方软硬件生态系统奠定了基础。 　　作为嵌入式处理领域的领先者，ARM公司提供了能够满足工业控制各层性能要求的多种处理器内核。内核的革命性发展促进了软件的兼容性与架构的连续性。从Cortex-M3内核到Cortex-A8处理器的升级具有完全的软件兼容性，因而能更轻松地开发具有通信功能的控制系统，这些通信功能仅需一次开发和测试就可运行在多种性能下。需要注意的是，一些ARM内核已集成了支持确定性行为与多任务处理等工业控制功能的硬件。 　　虽然内核提供了一个不错的起点，但整合了ARM架构内核的微控制器(MCU)与微处理器(MPU)还必须提供集成外设和存储器选项的适当组合。随着工业控制范畴中的应用不断增加，这种要求转变成为一种对大型产品系列的需求，包括各种价格、性能以及功能的解决方案。 　　最后，可简化开发过程并使代码复用最大化的专业级软件开发工具对帮助设计人员实现采用统一架构模型的控制系统具有十分重要的意义。 　　用来说明ARM内核的灵活性与应用范围，以及确定面向分立控制功能的MCU与MPU外设正确组合的最佳方法。 就是分析图1所示的控制层次各层的要求。 　　图1：自动化工厂具有4个基本的生产过程控制层 　　人机界面(HMI) 　　从处理角度来看，对位于控制层次顶层的HMI要求是最高的。 　　具备触摸屏按钮、滑动条以及基本2D图形的基本用户界面可由MCU(例如基于ARM Cortex-M3的MCU)来处理。除此之外控制工程网版权所有，还需要有高级操作系统，并且用户界面解决方案要从MCU转变成MPU。 　　在自动化设备中，通过远程控制站工作的操作人员需要尽可能多地监控和观察工厂车间情况。要实现全面的观测，就需要3D图形和视频等全新的图形功能。例如CONTROL ENGINEERING China版权所有，让操作人员观察分布式工业控制系统的方法之一，就是通过点击显示器上特定机械或部位的标签来进行访问。 上一页 1 2 3 下一页