電氣噪聲是工業(yè)設(shè)施內(nèi)的常見(jiàn)問(wèn)題。下面將解釋一些減少這種噪音的簡(jiǎn)單策略。

感應(yīng)機(jī)械和接線，例如電機(jī)和VFD，作為噪聲源尤其臭名昭著。這種噪音可以在控制系統(tǒng)上被解釋為不正確的信號(hào)，但系統(tǒng)無(wú)論如何都會(huì)做出響應(yīng)。

減少傳感器上的電氣噪聲

由于幾個(gè)原因，控制系統(tǒng)上的噪聲主題可能會(huì)令人困惑。首先，許多人習(xí)慣于與聲學(xué)干擾有關(guān)的噪聲一詞，這需要操作員耳朵的保護(hù)設(shè)備。除了振動(dòng)或運(yùn)動(dòng)傳感器之外，這對(duì)傳感器來(lái)說(shuō)沒(méi)什么大不了的。聲學(xué)噪聲是一種振動(dòng)，對(duì)于這些傳感器來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)真正的問(wèn)題。電氣“噪音”是完全不同的。

造成混淆的第二個(gè)原因是電噪聲很難診斷和追蹤，因?yàn)樗ǔＪ遣灰恢碌?。昨天沒(méi)有問(wèn)題的機(jī)器有一天可能會(huì)發(fā)出噪音。

電噪聲的定義

已經(jīng)存在大量文檔來(lái)描述許多類型噪聲的確切來(lái)源和性質(zhì)，但這里有一個(gè)簡(jiǎn)單的定義。噪聲來(lái)自電感器，電感器是一種將能量存儲(chǔ)為磁場(chǎng)的電子元件。當(dāng)源電壓發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)的后續(xù)變化。這種變化的磁場(chǎng)將導(dǎo)致附近的任何電線接收到試圖驅(qū)動(dòng)電流的感應(yīng)電壓（因此得名“電感器”）。

如果在附近的電線上感應(yīng)出電壓，這對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。PLC上的數(shù)字或模擬輸入正在尋找傳感器電壓的任何微小變化，該變化將產(chǎn)生特定的結(jié)果輸出。這種電壓變化可能來(lái)自電纜附近的電感器，而不是傳感器本身。如果輸出發(fā)生在錯(cuò)誤的時(shí)間，可能會(huì)造成傷害或損壞。

這種產(chǎn)生磁場(chǎng)的電感概念是電機(jī)和變壓器的主要工作原理。可以正確地假設(shè)充滿電機(jī)和變壓器的環(huán)境將面臨電氣噪聲的風(fēng)險(xiǎn)——電流越大，問(wèn)題越嚴(yán)重。盡管電感器產(chǎn)生的干擾噪聲最大，但即使是承載交流電的導(dǎo)線也會(huì)產(chǎn)生一些噪聲。

噪聲可能以單個(gè)事件、非重復(fù)信號(hào)的形式出現(xiàn)在電線上，看起來(lái)像是電壓的快速上升然后下降，通常只是在大型設(shè)備啟動(dòng)或關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)的瞬間。或者，它可能是從附近的三相電線引入的電線電壓的系統(tǒng)性、重復(fù)性變化，該變化將在設(shè)備運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)。這兩種噪音都可能導(dǎo)致有問(wèn)題的結(jié)果。

4種降噪方法

有幾種降低噪音的好方法——有些方法比其他方法更容易。這里有四種相對(duì)簡(jiǎn)單的方法可以用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

正確放置傳感器和電纜

首先，將電纜遠(yuǎn)離大型電機(jī)或帶有變壓器和其他電感器的控制柜。如果安裝電纜，請(qǐng)注意電感器的放置位置。如果要安裝新機(jī)器或電機(jī)，請(qǐng)務(wù)必監(jiān)控附近的所有信號(hào)。如果它們?cè)诎惭b后發(fā)生變化，請(qǐng)考慮重新布線。

即使在較小的住宅和商業(yè)布線系統(tǒng)中，像以太網(wǎng)電纜這樣的數(shù)字通信線也不應(yīng)該在交流線旁邊走線。他們總是垂直交叉交流電線以減少噪音。

屏蔽電纜

許多用于傳感器、數(shù)字通信甚至負(fù)載布線的電纜都可以在導(dǎo)體周圍使用箔或網(wǎng)來(lái)購(gòu)買。這充當(dāng)了一條吸收性、低電阻的路線，它將感應(yīng)電壓力并將其直接發(fā)送到地面，而不是到達(dá)導(dǎo)體。

屏蔽電纜對(duì)于離散傳感器很常見(jiàn)，但對(duì)于模擬傳感器可能非常重要。對(duì)于模擬信息，即使是電壓的微小變化也可以驅(qū)動(dòng)更多的電流。當(dāng)電流傳感器的整個(gè)范圍在4-20毫安之間時(shí)，不需要太多噪聲來(lái)影響系統(tǒng)。

正確接地您的設(shè)備

系統(tǒng)噪音的一個(gè)主要原因是設(shè)備接地不當(dāng)。如果一條長(zhǎng)條黑色金屬，也許傳送帶的鋼架靠近大型電機(jī)，它會(huì)收到一些電感。這應(yīng)該通過(guò)最近的接地鍵無(wú)害地直接接地。

如果沒(méi)有接地或電阻不夠低，整個(gè)框架將被磁化，導(dǎo)致電感作為噪聲傳遞到附近的電線。鋼架和任何地線之間的簡(jiǎn)單萬(wàn)用表檢查可以指示適當(dāng)?shù)牡蜌W姆讀數(shù)。

低通濾波器

另一種解決方案可以是消除電線上現(xiàn)有的噪聲，而不是在一開(kāi)始就阻止它。低通濾波器是電阻和電容的電路組合。該布置允許快速變化（高頻）電壓變化在控制器之前停止，而來(lái)自實(shí)際傳感器的較慢的故意變化（低頻）被傳遞到輸入端子。

此解決方案可能很方便，但必須為模擬系統(tǒng)仔細(xì)選擇元件值，以消除有問(wèn)題的噪聲，但仍允許適當(dāng)?shù)哪M信號(hào)變化到達(dá)控制器。例如，您可以預(yù)期熱過(guò)程的變化相對(duì)較慢，因此很容易假設(shè)快速電壓波動(dòng)是由噪聲引起的。另一方面，用于計(jì)算以每秒100個(gè)零件飛過(guò)的零件的傳感器將是非常高速的變化。不要選擇消除實(shí)際信號(hào)的濾波器。

控制系統(tǒng)上的電氣噪聲是工業(yè)設(shè)施內(nèi)部的一個(gè)特殊問(wèn)題。就平均聲級(jí)和通常無(wú)法檢測(cè)到的電噪聲而言，這些位置可能被稱為“嘈雜”。

如果在控制系統(tǒng)輸入中出現(xiàn)不一致的信號(hào)，這種噪音可能是罪魁禍?zhǔn)?。只要確定了正確的來(lái)源，就可以相當(dāng)簡(jiǎn)單地防止或消除電噪聲。