屏蔽双绞线-接线原则.doc

使用场所：其实在现场，正确敷设电缆比屏蔽更重要，只要采取适当的措施，并不是所有信号都要采用屏蔽电缆才能满足使用要求。 模拟量信号(特别是低电平的模拟信号如热电偶信号、热电阻信号等)，对高频的脉冲信号的抗干扰能力是很差的。建议用屏蔽双绞线连接，且这些信号线必须单独占用电缆管或电缆槽，不可与其他信号在同一电缆管(或槽)中走线。 低电平的开关信号(干接点信号)、数据通信线路(RS-232、RS-485等)对低频的脉冲信号的抗干扰能力比模拟信号要强，但建议最好采用屏蔽双绞线(至少用双绞线)连接。此类信号也要单独走线，不可和动力线及大负载信号线在一起平行走线。屏蔽信号线：屏蔽信号线：在精度要求高、干扰严重的场合，应当采用屏蔽信号线。表8-2列出几种常用的屏蔽信号线的结构类型及其对干扰的抑制效果。屏蔽双绞线与屏蔽电缆相比：屏蔽双绞线与屏蔽电缆相比，性能稍差，但波阻抗高、体积小、可挠性好、装配焊接方便，特别适用于互补信号的传输。双绞线之间的串模干扰小、价格低廉，是计算机控制实时系统常用的传输介质。信号线的敷设：选择了合适的信号线，还必须合理地进行敷设。否则，不仅达不到抗干扰的效果，反而会引进干扰。信号线的敷设要注意以下事项：（1） 数模莫混：模拟信号线与数字信号线不能合用同一根电缆，要绝对避免信号线与电源线合用同一根电缆。（2） 单端接地：屏蔽信号线的屏蔽层要一端接地，同时要避免多点接地。（3） 远离干扰源：信号线的敷设要尽量远离干扰源，如避免敷设在大容量变压器、电动机等电器设备的附近。（4） 如果有条件，将信号线单独穿管配线（5） 在电缆沟内从上到下依次架设信号电缆、直流电源电缆、交流低压电缆、交流高压电缆。信号线和交流电力线之间的最少间距：供布线时参考。电力线容量信号线和电力线之间的最少间距（cm）电压（V）电流（A）1251012250501844020024500080048信电分离：信电分离：信号电缆与电源电缆必须分开，并尽量避免平行敷设。如果现场条件有限，信号电缆与电源电缆不得不敷设在一起时，则应满足以下条件： 隔板：电缆沟内要设置隔板，且使隔板与大地连接，如图8-17（a）所示。 间距：电缆沟内用电缆架或在沟底自由敷设时，信号电缆与电源电缆间距一般应在15cm以上，如图8-17（b）（c）所示；如果电源电缆无屏蔽，且为交流电压220VAC、电流10A时，两者间距应在60 cm以上。屏蔽罩：电源电缆使用屏蔽罩，如图8-17（d）所示。接地含义：接地含义：广义的接地包含两方面的意思，即接实地和接虚地。接实地指的是与大地连接；接虚地指的是与电位基准点连接，当这个基准点与大地电气绝缘，则称为浮地连接。目的：正确合理的接地技术对计算机控制系统极为重要，接地的目的有两个：一是工作接地：为了保证控制系统稳定可靠地运行，防止地环路引起的干扰，常称为工作接地；二是保护接地：为了避免操作人员因设备的绝缘损坏或下降遭受触电危险和保证设备的安全，这称为保护接地。本节主要讨论工作接地技术。多种地：在计算机控制系统中，大致有以下几种地线：模拟地、数字地、信号地、系统地、交流地、保护地。模拟地 作为传感器、变送器、放大器、A/D和D/A转换器中模拟电路的零电位。模拟信号有精度要求，它的信号比较小，而且与生产现场连接。有时为区别远距离传感器的弱信号地与主机的模拟地关系，把传感器的地又叫信号地。数字地 作为计算机各种数字电路的零电位，应该与模拟地分开，避免模拟信号受数字脉冲的干扰。系统地 是上述几种地的最终回流点，直接与大地相连作为基准零电位。交流地 是计算机交流供电的动力线地或称零线，它的零电位很不稳定。在交流地上任意两点之间往往就有几伏乃至几十伏的电位差存在。另外，交流地也容易带来各种干扰。因此，交流地绝不允许与上述几种地相连，而且交流电源变压器的绝缘性能要好，绝对避免漏电现象。保护地 也叫安全地、机壳地或屏蔽地，目的是使设备机壳与大地等电位，以避免机壳带电影响人身及设备安全。根据接地理论分析低频电路应单点接地，这主要是避免形成产生干扰的地环路；高频电路应该就近多点接地，这主要是避免“长线传输”引入的干扰。一般来说，当频率低于1MHZ时，采用单点接地方式为好；当频率高于10MHZ时，采用多点接地方式为好；而在110MHZ之间，如果采用单点接地，其地线长度不得超过波长的1/20，否则应采用多点接地方式。在工业控制系统中，信号频率大多小于1MHZ，所以通常采用单点接地方式，如图-24所示。信号源接地：输入信号源有接地和浮地两种情况，接地电路也有两种情况。在图8-26（a）中，信号源端接地，而接收端放大器浮地，则屏蔽层应在信号源端接地（A点）。而图8-26（b）却相反，信号源浮地，接收端接地，则屏蔽层应在接收端接地（B点）。这样单点接地是为了避免在屏蔽层与地之间的回路电流，从而通过屏蔽层与信号线间的电容产生对信号线的干扰。一般输入信号比较小，而模拟信号又容易接受干扰。因此，对输入系统的接地和屏蔽应格外重视。双层屏蔽的接法,内屏蔽在信号源处接地,外屏蔽两端均接地。电路结构： 计算机部分采用内外两层屏蔽，且内屏蔽层对外屏蔽层(机壳地)是浮地的；而内层与信号源及信号线屏蔽层是在信号端单点接地的；被测信号到控制系统中的放大器是采用双端差动输入方式。Zs1、Zs2为信号源内阻及信号引线电阻，Zs3为信号线的屏蔽电阻，它们至多只有十几欧姆左右Zc1、Zc2为放大器输入端对内屏蔽层的漏阻抗Zc3为内屏蔽层与外屏蔽层之间的漏阻抗。三次衰减：参数保证：工程设计中Zc1、Zc2、Zc3应达到数十兆欧姆以上，这样模拟地与数字地之间的共模电压Ucm在进入到放大器以前将会被衰减到很小很小。1次衰减：这是因为首先在Ucm、 Zs3、Zc3构成的回路中，Zc3Zs3，因此干扰电流I3在Zs3上的分压US3就小得多；2次衰减：同理，