干擾引起的系統(tǒng)混亂，看我如何處理
昨天前往現(xiàn)場處理某客戶的干擾問題，客戶抱怨我們的交流伺服產(chǎn)品只要伺服使能（s_on），系統(tǒng)通訊就會異常，DIDO動作也異常，24v繼電器線圈指示燈亂閃等問題頻出。我們一向?qū)τ谖覀儺a(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良有非常大的自信的，因此專程驅(qū)車到現(xiàn)場處理，結(jié)果真相大白，解決了客戶的問題。
圖一：現(xiàn)場對每臺伺服驅(qū)動器輸出UVW和伺服電機的電磁抱閘兩芯線增加Φ60磁環(huán)，減小輸出載波EMI干擾
圖二：UVW三線并繞，工作時磁環(huán)會發(fā)熱甚至有點燙手，這是正常的，說明磁環(huán)起到作用了。
圖三：用電池供電的示波器，單表筆探針測量驅(qū)動器接地端，檢測EMI干擾情況；
圖四：顯示vpp峰峰值電壓為相對值和干凈的地線端測量對比，可以發(fā)現(xiàn)干擾的強度。
圖五：峰峰值22.4V非常大，必需加強接地；
圖六：諧波干擾波形
圖七：在特殊情況下，將車間的鋼構(gòu)和水管焊接在一起，且焊接鍍鋅螺絲作為地線是折衷且可行的良好接地方法。
圖八：弱電和強電電纜線盡量分開走線。
主要問題以及處理思路如下：
1. 由于客戶系統(tǒng)中采用380v2KW伺服4臺＋380v750w伺服2臺，380v伺服輸出UVW存在較大的EMI干擾導致弱電系統(tǒng)不穩(wěn)定；
2. 伺服的UVW電纜是干擾源頭，干擾途徑是伺服電機的24v制動釋放回路，干擾的對象是ETHERCAT通訊電纜和PLC輸出繼電器控制回路；
3. 原因分析：3.1 伺服電機的24v制動釋放回路和UVWE電纜共存在一根6芯電纜并敷設(shè)到現(xiàn)場，8khz載波基波及其高次諧波并行EMI耦合到24v制動回路，
3.2 24vdc制動回路和控制柜其它弱電布線交織在一起，形成更為復雜的耦合；
3.3 由于客戶控制柜系統(tǒng)接地用線材較細，且接地布局不合理，強弱電走線混亂，這些復雜的EMI諧波耦合無法退藕，使得弱電回路信號異常，
表現(xiàn)為 ETHERCAT總線通訊不穩(wěn)定，全部24v繼電器線圈指示LED燈無動作時閃爍，弱電GND接地端存在16~20v 8KHZ EMI串擾；
3.4 客戶的ethercat電纜為普通CAT5以太網(wǎng)非屏蔽雙絞線電纜，無法抵御EMI干擾；
3.5 客戶雖然采用了隔離變壓器和多開關(guān)電源，意圖獨立供電來解決EMI串擾問題，但是，供電系統(tǒng)的原邊和副邊兩側(cè)在控制柜走線并未有效隔離，
因此電源的隔離作用大大折扣；且，隔離電源的接地線采用0.5平方毫米的銅芯線太細，接地回路又和UVW電纜纏繞，因此無法有效抑制尖峰EMI；
4. 處理方法：
4.1 干擾源： 4.1.1 380v的伺服電機UVWE電纜和24V制動線路獨立走線，，且在控制柜里面和其它弱電線路不共存一個線槽；
4.1.2 380v uvw電纜三線繞Φ63*40*25磁環(huán)，三線并繞8-10圈或更多（磁環(huán)不發(fā)燙），使得交流EMI諧波短路；
4.1.3 24v制動回路兩根線并繞Φ40*25*25磁環(huán)，兩線并繞8-10圈或更多，使得dc回路耦合的EMI在進入控制柜前交流短路；
4.1.4 伺服電機電纜的E端有效獨立接地，物理上和弱電的地線處于不同的接地匯流母排，匯流母排再有效接入大地，接地線線徑大于控制柜總電源進線線徑；
4.1.5 其它強電設(shè)備如可控硅設(shè)備、變頻器等干擾源設(shè)備，要盡量采用加裝供電端電源EMI濾波器、隔離變壓器，獨立有效接地，并降低PWM載波；
4.2 干擾途徑：
4.2.1 控制柜內(nèi)元件布局高壓大功率設(shè)備布局和弱電設(shè)備布局有效分開；
4.2.2 控制柜線槽強弱電分開，若柜子緊湊，可先安裝強電的線，在安裝地線，然后安裝弱電的線，線路分層安裝，弱電線路盡量采用屏蔽線，且有效接地；
4.2.3 各個元件布局分區(qū)內(nèi)，各自獨立安裝接地匯流排，所有匯流排再獨立匯總到控制柜總地線母排，總地線母排設(shè)立明顯接地標識，匯入工廠有效大地；
4.2.4 系統(tǒng)通訊總線采用正確交流阻抗的電纜（can總線要采用交流阻抗120歐姆D的專用can電纜，ethercat總線要采用CAT6以上交流阻抗100歐姆的屏蔽電纜）；
4.2.5 隔離變壓器和獨立分區(qū)供電開關(guān)電源，在布線上，要注意原邊和副邊線路有效分開，避免和強電交織在一起；獨立電源和隔離變壓器要有效接地到分區(qū)接地匯流排；
4.2.6 弱電控制設(shè)備獨立屏蔽安裝分區(qū)并有效接地到獨立的接地匯流排，或采用隔離變壓器；
4.3 被干擾對象：
4.3.1 控制線路輸入端（如編碼器電纜等）采用磁環(huán)（開口磁環(huán)或閉口磁環(huán)）對EMI交流高次諧波交流短路和退耦合處理，屏蔽層雙端接地；
4.3.2 弱電系統(tǒng)獨立分區(qū)安裝，獨立供電回路，獨立加裝隔離變壓器、EMI濾波器、抗浪涌設(shè)備；
4.3.3 高速DI輸入端或輸出端電路上盡量采用差分電路結(jié)構(gòu)，并以屏蔽雙絞線傳輸，屏蔽層單端弱電端接地；
4.3.4 普通24v DI輸入端或輸出端，可以加裝1UF/160V電容對交流EMI退藕處理，高速OC門輸出或上下拉輸入電路，視其系統(tǒng)需要，加裝0.01~10UF/50v高頻聚丙烯以上電容；
4.3.5 差分DI輸入端，可并接5K/0.25W的電阻在控制器端口，降低輸入阻抗，有效降低EMI耦合傳輸系數(shù)；
4.3.6 對于can總線，由于一般采用4對8芯屏蔽電纜，可以將CAN-H,CAN-L,CAN-GND以外的纜線全部短接后和屏蔽層鏈接且接入大地； 另外在配置方面，PLC側(cè)軟件配置CANOPEN錯誤配置協(xié)議，主站和從站均配置為500,200毫秒，降低波特率，can波特率采用250KHZ通訊，提高容錯率；PLC主站can采樣點后移到65%，錯開報文矩形波前端抖動；
4.3.7 如果驅(qū)動器是放置到現(xiàn)場的分布式結(jié)構(gòu)，不宜采用星型接地架構(gòu)；可以將星型接地（適合柜內(nèi)接地）改為適合分布式控制架構(gòu)的總線接地，地線直接接入深層供水金屬管路和房屋鋼構(gòu)，
采用較粗（截面積7.5平方毫米）的銅芯線消除接地分布電位差同時將EMI噪聲引入大地；
5. 處理和檢測干擾需要的儀器設(shè)備
5.1 真有效值三用表，如福祿克289，測量各個節(jié)點的干擾能量；
5.2 電池供電的移動式數(shù)字示波器，如福祿克123，直觀測量各個節(jié)點的干擾波形數(shù)據(jù)；
5.3 接地電阻回路接地測試儀器，如福祿克1621，直觀 評估系統(tǒng)接地情況；
5.4 電能質(zhì)量分析儀，如福祿克435，直觀評估電網(wǎng)的干擾和諧波情況；
5.5 高頻場強儀、簡易的感應(yīng)試電筆，如福祿克1AC， 直觀評估EMI的空間敷設(shè)情況；
6. 抗干擾需要用到的元件：
6.1 EMI濾波器，有效防止高次諧波經(jīng)高壓供電端進入控制器；
6.2 各種鐵粉鋅鎳磁環(huán) 開口和閉口，安裝方便，用于對稱線路共模干擾抑制，EMI交流短路，切斷干擾途徑；
6.3 接地匯流排和接地母排，抗干擾有效的手段；
6.4 隔離變壓器 ，有效隔離高次EMI干擾和低頻串擾，前提是隔離變壓器要獨立分區(qū)接地和良好的布局；
6.5 浪涌濾波器（電抗器），消除分布電容，減小電纜耦合系數(shù)，抗電網(wǎng)浪涌；
6.6 聚丙烯電容器 電解電容 旦電容 0.01uf～10uf 交流退藕用，
6.7 tvs器件，可有效限制EMI線路上的傳輸能量；
6.8 集中式電網(wǎng)諧波治理設(shè)備，可有效處理車間級和工廠級電網(wǎng)諧波干擾，成本費用較高；
7. 和甲方客戶友善相處，良好溝通搞好關(guān)系非常重要， 工程師要和現(xiàn)場管理人員和甲方工程師搞好關(guān)系，獲得對方的認同和信任，這是開展工作的基礎(chǔ)；
8. 如果是新設(shè)備進場安裝， 務(wù)必和用戶強調(diào)電網(wǎng)的品質(zhì)和接地良好，這一點一定要堅持，否則無法保障系統(tǒng)穩(wěn)定；
川公網(wǎng)安備51012202001782