内容简介
本书从产品的设计和试验两条主线出发,系统地讲解了电磁兼容设计这门新技术,以及电磁兼容的相关标准与实施。在入门篇中通过各种电磁兼容试验,介绍了国家现行标准的试验技术,使读者能够对电磁兼容技术有充分的认识;在提高篇中本着实用的目的深入浅出、循序渐进讲解了电磁兼容的各种技术手段,并且尽量避免了冗长的理论公式,使读者能够很轻松地掌握电磁兼容这门技术;,在精通篇中本书通过一系列实例深化并补充了对电磁兼容标准和技术的理解。
目录
入 门 篇
第1章 电磁兼容(EMC)基础知识 3
1.1 EMC(电磁兼容)概念 3
1.2 各种各样的“干扰” 3
1.3 电磁兼容三要素 4
1.4 什么是分贝 5
1.5 天线 6
1.6 电磁兼容(EMC)相关标准 6
1.6.1 基础标准 7
1.6.2 通用标准 7
1.6.3 产品族标准 7
1.6.4 专用产品标准 7
1.6.5 电磁兼容标准的测试内容分类 8
1.6.6 电磁兼容的试验方法 8
1.7 电磁兼容试验概述 9
1.7.1 通用标准中各试验端口的骚扰标准 9
1.7.2 通用标准中的抗扰度标准 10
第2章 各试验项目详解 14
2.1 辐射发射(辐射骚扰)试验 14
2.1.1 试验目的 14
2.1.2 主要试验设备及必备条件 14
2.1.3 试验方法及试验配置 15
2.1.4 试验标准限值 17
2.2 传导骚扰测试 18
2.2.1 试验目的 18
2.2.2 主要试验设备及必备条件 18
2.2.3 试验方法及试验配置 18
2.2.4 试验标准限值 18
2.3 谐波电流测试 19
2.3.1 试验目的 19
2.3.2 主要试验设备及必备条件 20
2.3.3 试验方法及试验配置 20
2.3.4 试验标准限值 20
2.4 静电放电抗扰度试验 22
2.4.1 试验目的 22
2.4.2 主要试验设备及必备条件 22
2.4.3 试验方法及试验配置 23
2.4.4 试验等级 27
2.5 射频辐射电磁场抗扰度试验 27
2.5.1 试验目的 27
2.5.2 主要试验设备及必备条件 28
2.5.3 试验方法及试验配置 29
2.5.4 试验等级 31
2.5.5 GTEM小室 32
2.6 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 35
2.6.1 试验目的 35
2.6.2 主要试验设备及必备条件 35
2.6.3 试验方法及试验配置 37
2.6.4 试验等级 41
2.7 浪涌(冲击)抗扰度试验 41
2.7.1 试验目的 41
2.7.2 主要试验设备及必备条件 42
2.7.3 试验方法及试验配置 50
2.7.4 试验等级 54
2.8 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验 54
2.8.1 试验目的 54
2.8.2 试验设备及必备条件 55
2.8.3 试验方法及试验配置 56
2.8.4 试验等级 58
2.9 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验 58
2.9.1 试验目的 58
2.9.2 试验设备及必备条件 59
2.9.3 试验方法 62
2.9.4 试验等级 62
提 高 篇
第3章 接地设计 67
3.1 接地设计概述 67
3.2 安全地 67
3.3 信号地 69
3.4 地线阻抗问题 70
3.4.1 导线阻抗 70
3.4.2 信号回路阻抗 72
3.5 地线干扰的来源 73
3.6 地线环路干扰 74
3.6.1 地线环路干扰现象 74
3.6.2 地线环路问题的解决方案 76
3.7 地线公共阻抗干扰 80
3.7.1 地线公共阻抗干扰的原因 80
3.7.2 地线公共阻抗干扰的解决方案 81
3.8 地线设计原则 81
3.8.1 单点接地 81
3.8.2 多点接地 83
3.8.3 混合接地 83
3.9 电路板上的地线设计 84
第4章 电磁屏蔽 87
4.1 屏蔽效能 87
4.2 电场屏蔽 88
4.2.1 电场屏蔽原理 88
4.2.2 电场屏蔽的设计要点 89
4.3 磁场屏蔽 89
4.3.1 磁场屏蔽原理 90
4.3.2 磁场屏蔽的设计要点 90
4.4 电磁场屏蔽 91
4.5 机壳的屏
摘要与插图
13.3 工控机的抗扰问题工控机与可编程逻辑控制器的区别不在于它们的外形和使用环境,而在于它们的功能。可编程逻辑控制器来源于以继电器为特征的电气逻辑控制,而工控机则来源于计算机。在早期,可编程逻辑控制器只能用于进行逻辑运算,现在其功能越来越强大了,但就总体来说,还是适合于进行以顺序控制为主的自动化工程,如用来进行流程的控制。
工控机作为控制设备,主要用在以过程控制为主的自动化工程,如化工工业的生产等领域。
工控机实际上是一台加固的增强型个人计算机或工业个人计算机,它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。
工控机的主要特点如下:
(1)可靠性。工业PC 具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀中快速诊断和可维护性等特点,其MTTR(Mean Time to Repair)一般为5min,MTTF 为100 000h 以上,而普通PC 的MTTF 仅为10 000~15 000h。
(2)实时性。工控机对工业过程进行实时在线检测与控制,对工况变化做出快速响应,及时进行采集和输出调节。遇险能自复位(工控机里看门狗的这种功能是普通个人计算机所不具备的),保证系统正常运行。
(3)扩充性。工业PC 由于采用底板+CPU 卡结构,因而具有很强的输入/输出功能,可扩充20 个板卡,能与工业现场的各种外设、板卡如与热流道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连,以完成各种任务。
(4)系统监测和自复位功能。能在系统出现故障时迅速报警,并在无人干预的情况下使系统自动恢复运行。
(5)软、硬件的兼容性。能利用ISA 和PCI 及PICMG 资源,并支持各种操作系统、多种编程语言,多任务操作系统,充分利用普通个人计算机所积累的软件和硬件资源。
13.3.1 工控机使用中的硬件抗扰措施
工控机使用中的抗干扰问题与前面讲到的单片机和可编程逻辑控制器中使用的抗干扰措施没有本质区别,所有措施均可沿用,但是工控机作为一个工业现场的控制设备,遇到的干扰情况可能更加复杂,电磁干扰可能更强,因此有必要再重复提出以下几点,以强调其重要性。
1.采用性能优良的电源,抑制由电网引入的干扰
在工控机系统中,电源占有极其重要的地位,电网干扰串入工控机系统,主要是通过工控机系统中的各控制单元的供电电源、含变送器的供电电源和具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的,现在,对工控机系统供电的电源,不可能都采用隔离性能较好的电源。例如,变送器供电的电源及直接电气连接的仪表的供电电源的抗干扰性并没受到足够的重视,虽然采取了一定的隔离措施,但如果仍使用分布参数大、抑制干扰能力差的隔离变压器,会串入电磁干扰。所以,对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带宽的配电设备,以减少工控机系统的干扰。
此外,为保证电网供电不被中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,以提高主要控制设备供电的安全可靠性,并且在线式不间断电源还具有较强的干扰隔离性能,是工控机系统的理想电源。
2.电缆选择和敷设
为了减少动力电缆辐射电磁干扰,尤其是变频装置馈电电缆,在工程中可采用铜带铠装屏蔽电力电缆。实践证明,其抗干扰效果是比较理想的。
为了减少信号间的电磁干扰,不同信号应该采用不同电缆进行传输,信号电缆应按传输信号种类分别捆扎、分开敷设,严禁用同一条电缆中的不同导线同时传送动力电源和信号。另外,信号线不能和动力电缆靠近及平行敷设,以减少电磁干扰。
3.滤波
信号在接入工控机之前,在信号线上常要进行共模滤波,减少共