改善交流伺服系統脈沖接口抗干擾能力的幾種典型接口方法由于交流伺服電機驅動器內部對脈沖指令和方向控制輸入采用了高速光耦。為增強其抗干擾及提高工作可靠性，建議對脈沖指令和方向控制輸入采用如下接線方式。（1）采用差分信號輸入方式該方式具有最好的抗干擾能力，適合于較高工作頻率。（2）控制器為集電極開路輸出形式時的推薦接法（3）控制器為射極跟隨輸出形式時的推薦接法注：當VC=24V時，R=1.2K?1.8K。當VC=12V時，R=510。,淺析伺服系統中電磁兼容性設計和抗干擾措施發布時間：2010-06-1816:36:25今天，伺服系統和CNC、PLC、變頻器、等其它自動化產品一樣，已經成熟應用于工業生產的各個領域。但是在實際應用中，總會出現一些干擾因素，影響伺服系統的正常工作，如脈沖不準，驅動器誤報等等，甚至造成設備失控和誤動作，威脅到人和機械的安全。出現這些問題后，設備廠家總會認為是產品缺陷，要求自動化供應商協助解決，甚至更換其它品牌的工控產品，現有工控產品便成了無辜的''替罪羔羊”。其實這種情況不論在進口產品和國產產品都會有發生的機率，只是在進口的設備中，特別是歐美機械設備，比較注意產品的電磁兼容性（EMC）設計和安裝的規范，采取了必要的抗干擾措施，從而大大降低了干擾因素帶來的影響。工業控制設備的可靠性和穩定性，不但取決于工業控制類產品的可靠設計、更取決于設備生產廠家的方案設計和施工安裝響。本文淺析了工控領域中伺服系統中常見的干擾因素，并結合筆者多年來的實際工作經驗闡述了常用的抗干擾措施，以希望幫助工程師和設備廠家能夠正確的使用我們的產品，來實現設備和！定可靠的運行。何謂EMCEMC直譯就是電磁兼容性，是日ectroMaareticCompatibility的縮寫。國際電工委員會（IEC對EMC的定義是指''設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力〃。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁干擾不能超過一定的限值（EMI）；另一方面是指組件對所在環境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性（EMS。簡單的說，就是電子設備的干擾性和抗干擾能力。無論是CNC、PLC、伺服系統、變頻器都會產生電磁干擾，同時也受到其它設備的干擾。如變頻器、伺服驅動器等PWM設備自身就是大的干擾源，但同時他們也是電子設備，控制板也同樣會受到其它產品的干擾。CNC和PLC自身產生的電磁干擾小，但要注意它們的抗干擾性。很多工程師在設計時，往往會忽略這些細節。當后期到達客戶現場后，才發現無法抵御外部干擾或者產生了干擾其它設備的情況，到時再''亡羊補牢〃。EMC最為重要的一條準則是''預防是最有效的、最經濟的方案”，因此合理的設計和規范的施工是提高工控產品和機械設備穩定運的關鍵性因素和前提條件。伺服系統中干擾類型和途徑（1）來自空間的一輻射干擾來自空間的輻射干擾分布極為復雜，字面上理解這類的干擾源和被干擾產品間沒有直接的聯系，通常都是電磁感應的形式在空間傳播的。在民用領域中，這類干擾像空氣一樣也無處不在，如打手機時，電視機的圖像會產生雪花點等。飛機飛行中禁止使用遙控玩具和電子類產品也是基于杜絕輻射干擾的考慮。在工業控制系統中，輻射干擾源主要由是大型放電加工，高頻加熱設備對電網噪音污染，如高頻淬火機床，CNC等離子切割設備。變頻器和伺服驅動器在運行時也會通過電網電線對其它控制類設備發射的噪音信號。電柜中大電流交直流接觸器或者繼電器線圈頻繁吸合產生的浪涌沖擊，也同樣會產生噪音污染。對付輻射干擾最為有效的措施就是金屬屏蔽。（2）來自系統配線一傳導干擾這類干擾在工業控制領域比較常見，干擾的途徑多為自控系統中的變頻器和伺服驅動器產生的噪音，經由電源電纜、信號電纜或者錯誤的接地電纜等，傳導到系統的其它電子設備，從而影響到機械設備的穩定性運行。對付傳導干擾的有效措施就是采用電源濾波器、隔離電源、屏蔽電纜、以及合理和可靠的接地來解決問題。(伺服系統中噪音干擾的途徑)伺服系統的抗干擾措施通過以下措施可以有效降低電磁干擾，提高系統的抗干擾性。(1)電氣控制柜的設計和安裝電柜設計必須使用金屬材料，在電柜設計時，要根據EMC的區域原則，合理的布局。將不同的設備規劃在不同的區域中，伺服放大器或者變頻器、等驅動單元應盡量靠近安裝在柜子的底部，使用接地金屬隔離板將區域隔離，或者獨立安裝在金屬電柜中分高PLC和CNC等其它電磁干擾小的電氣組件。電柜中，電氣元器件的安裝要根據其安裝的要求留有一定得空間，以保證良好的通風和散熱，不要阻擋風扇的正常流通。電柜中布線應強弱分開，信號線和動力線要分開走線，不要將380/220VAC和24VDC以下規格電纜共享同一個電纜槽。變頻器和伺服驅動放大器單元到電機動力電纜應使用金屬屏蔽層的電纜，電纜線應該盡量的短，以避免功率損耗，減少干擾。電纜的屏蔽層的電導至少是U/V/W相導線線芯電導的1/10。電機電纜和其它電纜長距離最小為500mm，應避免長距離平行走線，交叉走線，當控制電纜和電源電纜交叉，應保證900交叉，同時必須用金屬夾子將電纜屏蔽層固定在安裝板上。電柜通風開孔要使用密集金屬網格，切口越小越好。因為狹孔可能在電柜中傳導輻射高頻信號。電柜的柜門和電纜的進線口要可靠接地，避免電柜內部的干擾磁場通過屏蔽電纜泄漏出去。柜門要使用有傳導性的密封墊，緊貼柜體。這些措施在放電加工設備尤為重要。AC接觸器和DC繼電器安裝要遠離I/O部件和信號電纜，并且要使用正確的RC抑制組件和飛輪二極管，減少線圈吸合時噪音污染。孰作#瞽存避醫

遭探普相克

靠存TT礴&時(不正確的安裝一接觸器吸合時帶來的電磁干擾)(2)電源部分考慮動力變壓器選用-一臺達的伺服系統在1.5KW以下，支持單相AC220V電源輸入。彳B2KW?7.5KW,就需要AC380/AC220S三相動力變壓器來提供動力電源。變壓器的隔離在一定程度上也提高了設備的抗干擾能力，對于金屬切削加工設備，如CNC車、銑床，我們都建議客戶使用三相AC220V動力變壓器，因為這樣可以減少用戶電網的波動對加工效果的影響。變壓器的容量一般選擇驅動器功率總和的1.5~2倍。當變壓器容量不足時，變壓器會發熱，會影響電機扭力的平穩輸出。除提供伺服系統的動力變壓器外，設備可能還需要使用單相AC220V提供上位機工作，如PLC,CNC等，我們建議客戶增加一臺獨立的AC220V控制變壓器的來提供控制電源，不要和驅動器動力部分使用同一個AC220V電源，因為伺服驅動器產生的噪音，有可能會影響CNC和PLC的工作。對于直流DC開關穩壓電源可以提供I/O模組工作或者外部傳感器的工作電源，使用這個電源時要考慮足夠的容量，至少留有20%的余量。同時DC電源要有足夠的抗沖擊能力，以保證負載突變時，維持一個穩定的電壓輸出，要求變化率不能大于5%。直流DC開關穩壓電源組件要可靠地接地。當使用大電流的DC24V電磁閥、離合器或者伺服電機電磁剎車線圈時，不能使用這個穩壓電源，因為負載的沖擊，有可能造成PLC和CNCI/O模組信號的誤動作。當使用DC24V繼電器時，要使用飛輪二極管以減少線圈吸合時噪音污染。（3）接地部分考慮合理和可靠的接地是解決傳導性干擾最為有效地方法，但錯誤的接地不但不能減少干擾，反而成為干擾的''幫兇”。在國內，供電系統因為大部分使用的是TN-C三相四線制供電環境,PE線和N線合一，設備間噪音干擾大，所以處理起來也最為頭痛！接地根據用途分類可以分為信號地、屏蔽地、保護地。信號地GND：提供給控制信號的基準電平（0v）屏蔽地SG：是為了運行可靠，抵抗外部干擾而提供的將內部和外部噪音隔離的屏蔽層，各組件的機殼、金屬外罩、安裝板，以及電纜的屏蔽層連接在一起。系統地PE：是將各設備機殼與大地相連，以保證有漏電發生時，可以保證人員安全，同時也確保干擾噪音流入大地。電柜中所有的電氣組件接地端子（變頻器、PLC）都要使用短而粗的接地線可靠的連接到公共接地點或者接地母排PE上，嚴禁將接地端子隨意的連接在電柜的金屬外殼上。強電功率線屏蔽層處理---如驅動器輸入電纜、電機U/V/W電纜、接觸器線圈屏蔽電纜等，電壓等級在24V以上的屏蔽電纜的金屬屏蔽層要采用金屬卡子卡在強電接地板上。信號線屏蔽層處理---如電機的編碼器信號線線、傳感器信號線，變頻器控制線、伺服控制線等，電壓等級在24V以上的電纜，必須使用雙絞屏蔽電纜！屏蔽電纜兩端的金屬屏蔽層要采用金屬卡子卡在信號線接地板上，或者連接到插頭的屏蔽卡子或接頭的金屬外殼部分！只有在特殊情況才做單邊屏蔽！信號線回路和強電回路電纜不能夠捆扎在一起，分開走線。如果靠的太近，強電信號就會對弱電信號進行干擾，兩者可以成90°交叉，但嚴禁長距離平行走線安裝。電柜中最小距離20cm以上，強電接地板和信號線接地板不能共享一塊金屬板接地，兩者要保持一定距離，并且要使用短而粗的電纜連接到公共接地導線。信號電纜布線要遠離變頻器、變壓器、伺服驅動器、接觸器等可以產生嚴重磁場干擾的設備。雙端屏蔽——一般情況下，如果源端和接收端設備兩邊都接地，屏蔽電纜兩端都要接金屬機殼，并確保大面積接觸金屬表面以便能承受高頻干擾。如果僅僅在一端接地屏蔽，電纜上也可能出現干擾。單邊屏蔽---在極少數情況下，也可以只進行一端屏蔽。例如，不帶數字符件的純模擬系統。在一端進行屏蔽僅僅提供了對低頻的靜電保護，有能力耦合吸收干擾和發射。單端屏蔽的屏蔽聯接屏蔽點必須是聯接部件的電氣參考地。如果聯接兩邊(源端和接收端都處于浮地狀態，則屏蔽必須接在接收端。如果源端和接收端兩邊都接地，則屏蔽必須兩端都接地。(4)EMI電磁濾波器的使用當變頻器或者伺服驅動器工作在一個對電磁干擾較為敏感的場合，那么你就必須考慮為它們選用EMI電磁濾波器，可以防止此類設備產生的干擾耦合到外部電源回路中，使驅動器電磁干擾影響降至最低。EMI的安裝注意事項為了確保EMI濾波器(EMIFilter)能發揮最大的抑制伺服驅動器干擾效果，除了伺服驅動器，按照使用手冊的內容安裝及配線之外，還需注意以下幾點：A伺服驅動器及EMI濾波器(EMIFilter)都必須要安裝在同一塊金屬平面上。B伺服驅動器及EMI濾波器安裝時，請盡量將伺服驅動器安裝在EMI濾波器之上。C配線盡可能的縮短。D金屬平面要有良好的接地。E伺服驅動器及EMI濾波器(EMIFilter)的金屬外殼或接地必須很可靠的固定在金屬平面上，而且兩者間的接觸面積要盡可能的大。選用電機線及安裝注意事項：電機線的選用及安裝正確與否，關系著EMI濾波器(EMIFilter)能否發揮最大的抑制伺服驅動器干擾效果。請注意以下幾點：A使用有屏蔽銅網的電纜線(如有雙層屏蔽層者更佳)。B在電機線兩端的屏蔽銅網必須以最短距離及最大接觸面積去接地。C電機線的屏蔽銅網與金屬平面的連接方式需正確，應將電機線兩端的屏蔽銅網使用U型金屬配管支架與金屬平面固定。DU型金屬配管支架與金屬平面固定處需將保護漆移除，確保接觸良好。結束語控制系統中的干擾是一個十分復雜的問題，只有設計工程師和設備廠家在設計中和施工中做到''未雨綢繆、防微杜漸”，堅持''預防是最有效、最經濟的方案”的準則，來綜合和全面的考慮各方面的因素，才能夠有效地避免系統干擾的發生，從而保證設備穩定可靠的運行。來源：《中國電源博覽》105期PLC和伺服組成的運動控制系統中的抗干擾設計摘要分析了各種干擾對PLC和伺服驅動器作用的機理,從硬件和軟件兩個方面提出了相關

的抗干擾措施。這些措施對于PLC系統在運動控制中的應用有一定的實用價值。關鍵詞PLC；Servo；抗干擾；數字濾波一概述著工業控制技術的發展,PLC和伺服技術的到了長足的發展。PLC是專為工業生產環境設計的

計算機控制設備，且有可靠性高、硬件配套齊全、用戶程序簡單易學且維護方便等優點而廣

泛應用于各行各業中；交流伺服電機控制采用了磁場定向矢量控制原理,具有動態響應快、穩

態運行精度高、轉矩脈動小,低速運行平滑等性能,而且調速范圍較大，做為進給傳動裝置得

到了廣泛的應用。PLC一般具備脈沖輸出接口，所以以PLC和脈沖式伺服組成的簡易數控系

統是經濟型機床的首選。PLC和伺服都是專門為工業控制環境而設計的，因此本身可靠性強，所以在一般的控制系統中不

用抗干擾設計或進行簡單的抗干擾設計就可以使系統安全可靠地運行。但在特別惡劣的應用

環境中,如強電場、強磁場、劇烈的沖擊和振動環境,控制系統和執行機構并不一定能可靠地工

作;另外,在對可靠性要求特別高的場合,就要對控制系統和執行機構進行特別的抗干擾設計。

為提高系統的可靠性,首先要認真分析相應的應用環境中各種可能產生干擾來源,在此基礎上選

擇可靠性強的PLC及相關模塊，從硬件的角度如工程設計、施工布線、使用維護等進行抗干擾

設計,另外,還要有針對性地從軟件方面進行抗干擾設計。二系統中主要的干擾來源和抑制措施干擾的來源眾多,破壞了系統的穩定性。系統的不穩定的主要表現為內部信息被破壞，導致控

制系統混亂，執行機構誤動作和網絡出錯，影響設備的正常運行。2.1PLC從形式上講，PLC控制系統的干擾分為兩類:內部干擾、外部干擾。內部干擾，是PLC本身的問

題;外部干擾,包括導線傳入的干擾（由電源線、控制線各信號線等外部線引入的干擾）、空間

感應和輻射干擾、地線傳入的干擾。在現實的工業實際情況中，內部干擾的情況比較少見。下面首先分析來自外部的干擾。（1）選用性能優良的電源，采取措施抑制電網干擾在PLC控制系統中，電源占有極其重要的地位，也是干擾進入PLC的主要途徑之一。電網線

路上掛接了各種用電設備,如大功率電動機、交直流傳動裝置、變頻器、家用電器等等,這些設

備的啟、停會引起電網的電流電壓波動，產生的幅值很大浪涌和高次諧波。如果使用PLC系

統的交流供電電源，在干擾較強或可靠性要求很高的場合，可以在PLC的交流電源輸入端加

接帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器，屏蔽層應可靠接地;也可以在初級、次級繞組之間加

屏蔽層，并將它們和鐵芯一起接地，以提高高頻共模干擾能力。（2）來自空間感應和輻射的干擾大多PLC控制系統所處的空間中有各種各樣的電場和磁場，這些電場、磁場無不影響著控制系

統。電磁場（EMI）主要由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷

達、高頻感應加熱設備等產生的;屏蔽效果差的PLC控制系統本身也會產生電磁場，所產生的

電磁場反過來又影響控制系統本身。這些電磁場統稱為輻射干擾，其分布極為復雜。只要PLC

控制系統處于輻射范圍內，其就會受到干擾。控制系統受到干擾的程度和輻射的強弱和頻率有

關。輻射通過以下兩種途徑影響PLC控制系統：①直接對PLC內部的輻射，由電路感應產生干

擾；②對PLC通信網絡的輻射，由通信線路的感應引入干擾。針對此種干擾，屏蔽、濾波和接

地是三種主要的方法。(3)由信號線引入的干擾相鄰信號線上的串擾信號會在被串單線路上產生噪聲或在被串線路對上產生耦合信號,即在被

串線路上有串擾信號存在。由信號引入干擾會引起1/0接口信號工作異常和測量精度大大降

低,嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統

總地線回流,造成邏輯數據變化、誤動和死機。(4)由地線引入的干擾。接地的目的有兩個:一是為了安全;二是為了抑制干擾地線的連接方式不當，會引起地2邈。地

環流在屏蔽線內部產生電磁場，進而干擾屏蔽線，造成信號的失真。下圖為正確的接地方式，堅

決避免串聯接地。(5)不科學安裝和布線不同類型的PLC有不同的安裝規范，如CPU與電源的安裝位置、機架間的距離、接口模塊的安裝位置,1/0模塊量、機架與安裝部分的連接電阻等都有明確的要求，安裝時必須按所用的產品的安裝要求進行。PLC應設有獨立、良好的接地裝置，接地電阻要小于100C,接地線不能超過20m,PLC不能與其它設備共用一個接地體川。PLC電源線、I/O線、動力線最好放在各自的電纜槽或電纜管中，線中心距要保持至少大于300mm的距離。模擬量輸入/輸出線最好加屏蔽，且屏蔽層應一端接地。PLC要遠離干擾源，信號線若不能避開干擾源，應采用光纖電纜。在室外安裝時須采取防雷擊的措施，比如在兩端接地的金屬管線中走線。圖二直簫帽人和輸出負戟的兩端并聯二極管Au圖三妍特入和輸出貨毀要異聯陽容瞅應器*Au圖三妍特入和輸出貨毀要異聯陽容瞅應器*為了減少動力電纜電磁輻射干擾,尤其變頻裝置饋電電纜引起的電磁干擾,決定采用兩條基本原則:其一是在實際工程中,盡量采用銅帶鎧裝屏蔽電力電纜,降低動力線產生的電磁干擾,這種方法的實際效果在許多場合被證明是非常有效的;二是對不同類型的信號分別由不同電纜傳輸,信號電纜應按傳輸信號種類分層敷設,嚴禁同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號,避免信號線與動力電纜平行敷設,以減小電磁干擾。在PLC控制系統中,硬件上的抗干擾設計是基礎也是抑制干擾的根本的措施。除此之外,還可以在軟件設計上,可以采用數字濾波和軟件容錯等經濟有效的方法,進一步提高系統的可靠性。（1）數字濾波現場的模擬量信號經A/D轉換后變為數字量信號，存人PLC中，再利用數字濾波程序對其進行處理,濾去噪聲信號從而獲得所需的有用信號。工程上的數字濾波方法很多,常用的有:平均值濾波法、中間值濾波法、加權濾波、滑動濾波法等。（2）軟件容錯盡管采用了各種抗干擾技術,但不能夠完全杜絕干擾,干擾或多或少、或大或小總是存在的,并且在特定的條件下還有可能對控制系統造成大的干擾,因此,我們還應該在程序編制中采取軟件容錯技術。所謂容錯,就是在干擾不能避免的情況下,萬一其對控制系統造成大的干擾而使系統出現異常時,控制系統能對其及時的進行反應,并根據出錯時的狀態決定系統下一步補救措施。主要有以下容錯技術:①程序重復執行技術:在程序執行過程中，一旦發現現場故障或錯誤，在某些情況下可以重新執行被干擾的先行指令若干次。若重復執行成功,說明引起控制系統故障的原因為干擾,否則是干擾以外的原因,此時應輸出軟件失敗（Fault）并停機、報警。②對死循環作處理:在程序中設計了定時狗（WDT）程序，當定時超過原定時間時,可以斷定系統進入了死循環。當控制系統進入了死循環,可以根據程序的判斷,決定下一步是停機還是進入相關的子程序進行系統的恢復。③軟件延時:為確保重要的開關量輸人信號、易抖動信號的檢測和控制回路數據采集的正確性，可采用軟件延時15ms—20ms,并對同一信號多次讀取，結果一致，才確認有效，這樣可消除偶發干擾的影響。2.2伺服伺服系統和PLC系統類似，PLC的外部干擾源和抗干擾措施同樣適用于伺服系統。同時，伺服系統和PLC還有不同之處。伺服驅動器的抗干擾主要式防止干擾脈沖的輸入。（1）伺服驅動器的脈沖輸入端口分為開路集電極方式和差分輸入方式。由于開路集電極方式的抗干擾能力比差分輸入方式的差的多，所以，選型的時候盡量選取含有差分輸入方式的伺服驅動器。（2）為了盡量減少伺服驅動器在沒有上位定位指令的時候將干擾信號輸入，在程序設計中要在沒有脈沖輸入時，將伺服驅動器的“脈沖輸入禁止”信號激活，這樣能有效的減少干擾脈沖的輸入。（3）伺服驅動器和伺服電機之間的連線要使用屏蔽線，線纜的撥開