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【专家答疑】工业以太网现场如何检测电磁干扰信号

时间: 2022-08-18
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【专家答疑】工业以太网现场如何检测电磁干扰信号

在2022年6月20日福禄克网络和泛达合作的主题为【智能工厂信息化基础架构的标准和实践】直播中,观众们积极提出了很多工业以太网布线测试的问题。为了能更好回复大家的提问,福禄克网络特此新增工业以太网布线问答系列,由资深技术专家尹岗老师集中为大家答疑解惑。


第一期就来回答在直播中询问度最高的问题:


工业现场如何检测电磁干扰信号?

工业环境对线缆质量的可靠性有更高要求。电磁辐射可能导致一些疑难故障,如间歇性故障、时断时续、性能不稳、闪断、设备随机地宕机或重启、动作迟滞等问题。相信很多现场工程师和维护人员都被电磁干扰给布线带来的问题所困扰,如何找到电磁干扰信号变得非常重要。但由于工业现场的环境复杂,找到电磁干扰信号会那么简单吗?请看技术专家如何回答。


现场电磁干扰的寻找和记录其实是个非常复杂的问题,牵涉到很多因素。


1. 记录时长:当干扰一直都存在时,那么沿着链路有可能较快找到,但通常情况下干扰时断时续、时强时弱,根本无法准确记录。如果一个干扰源出现的频次很低(一年才几次),那就需要监控/记录很长时间才有可能像大海捞针一样找到干扰源,这是非常困难的事情。而对于间歇性故障,记录时长持续一天、一周甚至一个月是常事。

2. 记录位置:不幸的是,干扰进入的位置是不一样的甚至是随机的,所以不同位置记录到的干扰是不同的,当干扰信号探测天线(频谱仪)放在某个固定位置时检测出来的干扰很小,可能是因为没有靠近真正的干扰源。一条链路的总长会超过100米,记录不稳定出现的干扰,极端情况可能需要每间隔0.5米就放置一台测试仪,另外,由于频谱探测天线有一系列的尺寸,线缆在经过穿越管/槽/桥/架/井时几乎没有可供安置探测仪的任何空间。所以,现场准确探测干扰源有时候是几乎不太可能的事情。

3. 频谱和功率分布:实际上每个频率上的干扰强度都需要检测,这需要频谱仪以连续扫描的方式进行探测,有可能错过被探测的干扰频谱。现场探测与实验室探测差别很大,实验可进行仿真环境下针对单个对象/设备进行EMC(电磁兼容)测试,例如测试家用微波炉释放的干扰,只要微波炉一直开机工作,在周围用测试仪器对静态连续释放干扰的设备在整个频谱范围都进行测试,但在工业现场干扰源众多且干扰时间不连续、频谱分布复杂且不稳定。有时,干扰能量是由瞬间多个干扰源叠加达到的合成频谱干扰功率,出现的时机非常难以被捕获。



因此,由于记录时长、探测位置、干扰出现时机、干扰频谱及其功率分布/合成等因素,加上复杂的布线路由(穿越管/槽/桥/架/井系统),在工业环境现场测试电磁干扰事实上会变得非常困难,是一个几乎不可能完成的任务!所以,人们转而更重视对已知设备的EMC合格性检测。为了最大程度减少合格EMC设备的偶发干扰(例如因设备损坏、安装不规范、开关接触不良、电源故障打火、接地不良时释放出较强的干扰等),各国的国家标准标均要求对设备做定型EMC检测、出厂EMC检测、定期EMC检测或轮检、巡检。但有时候,即便知道某些设备EMC不合格,也无法找到在经过现场安装后仍然能有效彻底屏蔽所有干扰的方法。



那么,对于现场复杂电磁干扰带来的困扰就真的束手无策吗?当然不是!当上述原因干扰源难以探测的时候,人们开始转换思路,转而测试布线系统接收到的干扰频谱或测试布线系统的抗干扰能力。如果抗干扰能力足够强(例如EMI达到了3级),则几乎就不惧怕那些在不确定时间、不确定位置、以不确定频谱(或合成频谱)、不确定(合成)强度侵入的复杂电磁干扰能量了。

如何验证线缆的抗干扰能力?工业以太网要依据什么国际标准测试?具体需要测试哪些参数?怎样对布线全周期进行测试?后期的工业以太网布线问答系列将继续讲解。


【专家答疑】工业以太网现场如何检测电磁干扰信号


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