信号传输过程中,等电位不可忽视

在现场工作中,我们用的模拟量传感器有很多,有的是带隔离的,有的是非隔离的,如果使用非隔离的模拟量连接非隔离的传感器,那么一定将所有的点接地并进行等电位处理。

非隔离传感器接线图

如上图按照隔离与非隔离的要求,模块不隔离,必须连接MANA与地M,传感器不隔离则需要连接信号负端到本地的地,这样一边以信号源的地作为基准点,一边以模块的地M作为基准点,为了消除两者之间的电位差(共模电压UCM),需要使用足够粗的导线进行等电位连接。我们只要将两者都接到工厂的接地网上就可以了,在实际应用中,建议使用隔离的传感器和模块,这样会减少很多后期的维护量。

最终要的结果就是模拟量接线的几种方式都集中在一点上,就是信号源端与测量端一定要等电位。同样原理也可以用在数字量接线中,利用这个原则也可以解决数字量接线问题。如图所示,CPU与I/O的供电分开,I/O是一个非隔离模块,当现场给出信号,但是I/O模块的输入灯没有点亮,在CPU中也不能读出,使用万用表测量,在端子上有24V电压。模块没有问题,将两个电源PS的M端短接,就可以检测到输入信号,这也是由于参考点电位不同造成的。

现场数字量接线图

同样等电位引起的故障也会发生在PLC中的CPU模块上,如果CPU启动后外部故障指示灯亮故障时有时无,不定期出现,这样可以判断背板总线受到干扰,也就是等电位引起的。在正常条件下,CPU的逻辑地与大地是相通的,如果地不好就会影响到CPU的逻辑地,另外系统中多个电源如果不等电位,干扰电流也可能会流经背板总线影响到CPU的逻辑地,此外信号线、通信电缆与变频电缆在相同的线槽中布线,耦合的干扰信号同样会影响到CPU的逻辑地,所以信号线的屏蔽层在进出电气柜时要先接地而不是通过CPU的机架接地。

处理CPU干扰的方法主要为:

(1)将背板总线上的连接片(机架最左端)拆除,使大地和逻辑地分开。方法最简单,如果问题不在出现,可能问题就消除了。

(2)如果CPU故障消除了,但是有的模块由于电位不等而接收不到信号,例如DI模块,这时需要将供给模块的多个电源(可能由多个24V电源供电)的M端进行等电位连接,然后再次连接到CPU的逻辑地。如果逻辑地与大地未分开,需要就近连接到大地上。

(3)如果还有问题,需要将信号线和通信电缆与变频电缆分开,至少20厘米。

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