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电磁兼容品质计划书

2017-09-21 23页 doc 56KB 121阅读

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电磁兼容品质计划书电磁兼容品质计划书 常用电磁兼容术语 1.电磁环境 存在于给定场所的所有电磁环境现象的总和 2.无用信号 可能损害有用信号接收的信号 3.干扰信号 损害有用信号接收的信号 4.电磁骚扰 任何可能引起装置,设备或系统性能下降或者对有生命及无生命 物质产生损害作用的电磁现象 5.电磁干扰 电磁骚扰引起的设备,传输通道或系统性能的下降 6.(电磁)发射 从源向外发出电磁能的现象 7.(无线电)发射 由无线电发射台产生并向外发出无线电波或信号的现象 8.电磁辐射 能量以电磁波形式由源发射到空间的现象...
电磁兼容品质计划书
电磁兼容品质计划书 常用电磁兼容术语 1.电磁环境 存在于给定场所的所有电磁环境现象的总和 2.无用信号 可能损害有用信号接收的信号 3.干扰信号 损害有用信号接收的信号 4.电磁骚扰 任何可能引起装置,设备或系统性能下降或者对有生命及无生命 物质产生损害作用的电磁现象 5.电磁干扰 电磁骚扰引起的设备,传输通道或系统性能的下降 6.(电磁)发射 从源向外发出电磁能的现象 7.(无线电)发射 由无线电发射台产生并向外发出无线电波或信号的现象 8.电磁辐射 能量以电磁波形式由源发射到空间的现象 9.(对骚扰的)抗扰性 设备,装置或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力 10.(电磁)敏感性 存在电磁骚扰的情况下,装置,设备或系统不能避免性能降低的能力 11.瞬态 在两相邻稳定状态之间变化的物理量或物理现象,其变化的时间小于 所关注的时间尺度 12.耦合系数 给定电路中,电磁量(电压,电流或功率)从一个规定位置传输到另一个 规定位 置,目标位置与源位置相应电磁量之比 电磁兼容 (EMC) 含义 设备能够在它的电磁环境中正常工作并且不干扰在同一环境中 其它设备的能 力. 1-从电磁兼容的通用标准引出电气和 电子产品对电磁兼容测试的基本要求 1-1电磁兼容测试标准的标准体系 按照不同电磁兼容标准在电磁兼容测试中的不同地位,可分为四级,分别是: ? 基础标准; ? 通用标准; ? 产品族标准; ? 专用产品标准。 ?基础标准 基础标准不涉及具体的产品,仅就现象、环境、试验方法、试验仪器和 基本试验配置等给出定义及详细描述。这类标准不给出指令性的限值, 以及对产品性能的直接判据,但它是编制其他各级电磁兼容标准的基 础。 属于基础标准范围内的标准例有: GB4365《电磁兼容术语》; GB/T6113《无线电骚扰和抗扰度测量设备》; GB/T6113.2《无线电骚扰和抗扰度测量设备规范和测量方法 第二部 分:骚扰和抗扰度测量方法》; 以及如GB/T17626有关产品抗扰度测量的系列标准等。 ?通用标准 通用标准给通用环境中的所有产品提出一系列最低的电磁兼容性要求 (包括必须进行的测试项目和必须达到的测试要求)。通用标准中提到 的测试项目及其试验方法可以在相应的基础标准中找到,而无须在通用 标准中作任何介绍。通用标准给出的试验环境、试验要求可以成为产品 族标准和专用产品标准的编制导则。同时对于暂时尚未建立电磁兼容性 测试标准的产品,可以参照通用标准来进行其电磁兼容性能的摸底。 ?产品族标准 这是根据特定产品类别而制定的电磁兼容性能的测试标准。它包含产品的电磁骚扰发射和产品的抗扰度要求的两方面内容。产品族标准中所规定的试验内容及限值应与通用标准相一致,但与通用标准相比较,产品族标准根据产品的特殊性,在试验内容的选择、限值及性能的判据等方面有一定特殊性(如增加试验的项目和提高试验的限值)。 产品族标准是电磁兼容性标准中占据份额最多的一类标准。如GB4343、 GB17743、GB9254、GB4824和GB13836分别是关于家用电器和电动工具、 照明灯具、信息技术设备、工科医射频设备、声音和广播电视接收设备 的无线电骚扰特性测量及限值的标准,这些标准分别代表了一个大类产 品对电磁骚扰发射限度的要求。 ? 用产品标准 专用产品标准通常不单独形成电磁兼容标准,而以专门条款包含在产品 的通用技术条件中。专用产品标准对电磁兼容的要求与相应的产品族标 准相一致,在考虑了产品的特殊性之后,也可增加试验项目和对电磁兼 容性能要求作某些改变。与产品族标准相比,专用产品标准对电磁兼容 性的要求更加明确,而且还增加了对产品性能试验的判据。对试验方法, 应由试验人员参照相应基础标准进行。 a. 低压配电装备电磁兼容技术高速发展,从其的系统性、工程性、技 术管理与规范性及生产的可控性在探索阶段; 低压配电装备特点批量大、批次性多、生产周期长,容易造成在批量生 产工程中的不可控制和不确定性 • 生产的工艺文件控制要求高、影响因素多,关联性强; 企业对产品的电磁兼容性缺少足够的认识,大部分人员不了解什么是电 磁兼容性,标准具体对产品的要求是什么,所以也很难在批量生产时对 如何来控制产品的电磁兼容性有所作为 • 没有从一开始真正进行系统电磁兼容设计; • “总体拥有成本”,而不是仅在满足最低要求的情况下简单地选择控制 措施,这一点很重要; • 靠解决“跑、冒、堵、 漏”修补的办法解决 电磁兼容问题,工艺 难以控制,代价非常高 电磁兼容与质量控制 • 产品的电磁性成为装备的一项性能指标,研制过程的严格的工程化管理 将电磁兼容设计具有可操作性和可实现性; • 产品的电磁性相对其他特性,生产过程中容易产生很多不确定性因素, 电子产品的各种电性能参数变化都将影响产品的电磁兼容性; • 产品电磁兼容性与采取的控制措施密切相关,如接地、滤波、pcb设计、 结构设计、材料及其工艺等存在关联性和不确定性; • 产品的电磁兼容性与设计、实验、装配工艺、器件、器件批次、关 键件的控制等各个环节有关。 • 建立电磁兼容质量保证体系非常必要。 EMC质量保证体系的内涵 • EMC质量保证的内容是一个过程控制; • EMC质量保证是一种体系的表现形式; • 其核心是对电子产品可靠性的补充; 电子产品可靠性设计的14个方面: 可靠性预计 、FMEA 、可靠性指 标论证、分配与冗余设计 、电应力防护设计 、ESD防护设计 、容差 分析 、降额设计 、升额设计 、热分析和设计 、信号完整性分析 、 EMC设计 、安全设计 、环境适应性设计 、寿命与可维护性设计 生产与制造阶段的 电磁兼容质量保证 • 1.企业的质量负责人首先应在企业内部从上到下普及对产品EMC的认识, 让各个部门与质量有关人员认识到产品的电磁兼容性是产品质量重要的 组成部分,确保产品的电磁兼容设计在生产过程中准确实施; • 2 通过对EMC关键件、 EMC工艺、关键工序的控制以及产品EMC性能检 测,进一步达到产品EMC质量的保证目的; • 3 电磁兼容性能的一致性保证、采购控制、工艺控制需要特别关注。 质量保证具体内容 • 重视设计和生产人员的交流和培训; • EMC关键件的控制 • EMC工艺控制 • EMC关键件工序控制 • 产品的EMC性能检验 采购控制及电磁兼容一致性 • • 建立电磁兼容性数据控制系统 人员职责管理 在生产部门应任命一个EMC协调人员,最好是有经验的设计工程师担 任,该人员的主要职责是: 1.对适合本单位产品的各种标准进行了解、跟踪,并向单位内部相关人 员培训有关标准的要求; 2.对产品设计开发的每一阶段进行EMC有关设计了解,建议合理的控制 措施; 3.为每个产品草拟并实施EMC 测试与控制计划; 4.就EMC 的所有问题担任各个部门的联络官; 5.控制或签署与EMC相关工程的更改。 文件和记录 生产企业应建立、保持文件化的生产的产品的质量计划或类似文件 • 在质量计划中应明确在各阶段人员在产品EMC质量管理的职责权限。明 确在开发、设计、生产各阶段有关产品EMC的控制、检验、测试的方法、 时间、方式、负责人等内容。 • 对各阶段的产品EMC的测量记录以及对EMC关键元器件的验证、变更、 验收记录要保存完整。 重视文件的作用—质量控制的根本 • 电磁兼容的设计经验是非常重要的,文件资料可以提供一些可追踪的研 制过程的记录,帮助设计师提高设计能力。例如: • a 图纸文件:文件档案保证了准确的设计说明,有利于各设计师和生产 人员的沟通; • b 工艺文件:用于描述产品技术性能、功能和结构的设计文件和指导产 品生产制造的工艺文件就显得越来越重要了 。 • c 检验和测试:研制阶段的最后交付文件。报告一般详细说明了测 试的软件和硬件版本配置、全部的测试环境和数据等。 生产中的过程控制 • 生产过程中对EMC 的控制也是要注意的一环。主要体现在整机装配的环节上。一般来说产品的设计师如认为在某个环节的装配对EMC特别重要应在作业指导书给予明确规定。 • 例如在机器内部连接电缆的走线方式、电缆所处的位置对产品的EMC是有较大影响的,因此每根电缆的在机器内部的位置必须非常明确,一定要避免出现内部连接线的无序的放置。另外对起屏蔽作用壳体间连接的螺丝的拧紧程度应做规定,还有个别元器件引线长短对EMC有较大影响的,应在生产时作出明确规定。 关键器件的控制 , 关键件的确定要根据开发和整改过程的实际情况,并非千篇一律,比如整改中增加的一条接地线,则接地线的长度、粗细、接地点的位置、接地线的连接方式都是关键的。 电磁兼容性能的一致性保证,生产过程中元器件更改和替代是常有的事,如果要求生产的产品和定型的样机一模一样,相信研制都做不到,但是可以通过完善的控制程序,使更改后的电磁兼容性能不降低,保证其性能与定型的样机一致,控制的主要环节是单位必须指定一个电磁兼容质量负责人,他应该对更换,替代的元件进行审核和确认,如果他无法确认的就应该用更改后的样机与定型样机进行测试比较。 采购与工艺的控制 , 采购控制:元件的采购一般都有一个质量确认的过程叫QTR,整机厂家应主动向元件供应厂家提出电磁兼容的性能要求,有条件的要求元件供应厂家提供第三方的检验证明,比如电源滤波器,整机厂家在确认新的元件供应商时,就可以要求按照相关的标准进行检验和送样检验机构的检验报告。 工艺控制:脚踏实地做好过程控制,如果一个产品的设计通过了电磁兼容型试验的话,生产的过程只要严格按照设计文件操作就可以了,关键工序的控制和其它的质量管理控制没有什么两样,设计文件中一般包括一份设计规格书,对屏蔽,关键件安装,扎线等工艺作了明确的图示,如果没有,应向设计部门索取。日常生产的抽样检验和试验应该坚持,及时发现问题反馈给设计部门消除隐患。 电子产品可靠性工程方法 引用标准 序号 标 准 编 号 标 准 名 称 类别 对应国际标准 1 GB/T 4365 1995 电磁兼容术语 基础 IEC 50 (161) 1990 2 GB/T 6113.1 1995 无线电干扰和抗扰度测量设备规范 基础 CISPR16 1 1993 3 GB/T 6113.2 1998 无线电干扰和抗扰度测量方法 基础 CISPR16 2 1993 4 GB 3907 83* 工业无线电干扰基本测量方法 基础 CISPR16 1977 5 GB 4859 84* 电气设备的抗干扰特性基本测量方法 基础 6 GB/T 15658 1995 城市无线电噪声测量方法 基础 7 GB/T 17624.1 1998 电磁兼容基本术语和定义的应用与解释 基础 IEC 61000 1 1 8 IEC 61000 1 1 低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相输入电流 ?16A) 基础 IEC 61000 3 2 9 GB 17625.2 1999 对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波 动和闪烁的限制 基础 IEC 61000 3 3 10 GB/T 17626.1 1998 抗扰性测试综述 基础 IEC 61000 4 1 11 GB/T 17626.2 1998 静电放电抗扰性试验 基础 IEC 61000 4 2 12 GB/T 17626.3 1998 辐射(射频)电磁场抗扰性试验 基础 IEC 61000 4 3 13 GB/T 17626.4 1998 快速瞬变电脉冲群抗扰性试验 基础 IEC 61000 4 4 14 GB/T 17626.5 1998 浪涌(冲击)抗扰性试验 基础 IEC 61000 4 5 15 GB/T 17626.6 1998 射频场感应的传导骚扰抗扰性试验 基础 IEC 61000 4 6 16 GB/T 17626.7 1998 供电系统及所联设备的谐波和中间谐波的测量仪器通用 导则 基础 IEC 61000 4 7 17 GB/T 17626.8 1998 工频磁场抗扰性试验 基础 IEC 61000 4 8 18 GB/T 17626.9 1998 脉冲磁场抗扰性试验 基础 IEC 61000 4 9 19 GB/T 17626.10 1998 衰减振荡磁场抗扰性试验 基础 IEC 61000 4 10 20 GB/T 17626.11 1999 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰性试验 基础 IEC 61000 4 11 21 GB/T 17626.12 1998 振荡波抗扰性试验 基础 IEC 61000 4 12 22 GB 8702 1988 电磁辐射防护规定 通用 23 GB/T 13926.1 1992 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 总论 通用 IEC 801 1 24 GB/T 13926.2 1992 〃 静电放电要求 通用 IEC 801 2 25 GB/T 13926.3 1992 〃 辐射电磁场要求 通用 IEC 801 3 26 GB/T 13926.4 1992 〃 电快速瞬变脉冲群要求 通用 IEC 801 4 27 GB/T 14431 1993 无线电业务要求的信号/干扰保护比和最小可用场强 通用 28 GB 4343 1995 家用和类似用途电动、电热器具、电动工具以及类似电器无线 电干扰特性测量方法和允许值 产品类 CISPR 14 1993 工厂质量保证能力 1、职责和资源 1.1 职责 a、与产品质量有关的部门和岗位包括:总经理、质量负责人、技术负责人、办公室、生产部、质检部、业务部、仓库、车间等。 各部门及岗位之间的关系见附录A中的组织结构图。 有关各岗位的职责以及具体任务和详细工作内容,由《岗位职责》详细规定。 b、总经理任命质量负责人及技术负责人,质量负责人及技术负责人的职责在授权令中进行规定,详见本手册0.2授权令。 质量负责人及技术负责人应具有充分的能力胜任本职工作。在质量活动中有效履行其职责。 1.2资源 最高管理者为确保质量方针和质量目标,确保认证产品持续、稳定地符合认证标准,应适时地确定并提供适宜充分的资源。 资源包括生产设备、检验设备、人力资源和工作环境等。由各部门提出需求计划,总经理批准后由办公室负责实施。 1.2.1 应配备必须的生产设备和检验设备以满足稳定生产符合强制性认证标准的产品要求。 a、生产设备和检验设备的性能、精度、运行状态及数量等能满足 生产的要求。 b、应根据产品生产要求,识别、提供并管理生产和检验设备,并进行适当的维护保养,确保设施设备的完好。 c、设备的管理详见《设备维护保养制度》。 1.2.2人力资源 a)应配备相应的人力资源,确保从事对产品质量有影响工作的人员具备必要的能力。 b)对产品质量有关的质量负责人、技术负责人、生产人员、质检人员、技 术人员、采购人员、内审员等,为了使他们胜任工作,招聘时应考查他们的学历、技能和经验,每年还安排适当的培训,对技术骨干还应送到对口机构或高校深造,并提供深造的机会。 1.2.3 建立并保持适宜产品生产、检验、试验、储存等必备的环境。 工作环境包括人和物的两方面,工厂应建立符合强制性产品认证所需的环境包括涉及生产、检验、试验、储存的环节具体方面包括生产的洁净度;检验对温度、湿度、噪声、振动等的要求;储存环境的通风防潮等。工厂应提供和管理这些资源以满足要求。 2、文件和记录 2.1公司按《强制性产品认证工厂质量保证能力要求》建立质量保证体系,形成文件,加以实施和保持,并持续改进。 体系文件包括:形成文件的质量方针和目标、质量手册、针对认 证产品的质量计划、程序文件、产品设计文件、工艺文件和作业指导书; 文件详略程度与公司规模、产品复杂性、员工能力有关;文件可采用任何媒体形式。 质量计划应包括产品设计目标、实现过程、及有关资源的规定,以及产品获证后对获证产品变更、标志的使用管理等的规定,及产品设计标准或规范,其要求不低于有关该产品的国家标准要求。 2.2 文件控制 建立并保持《文件控制程序》对体系文件和资料进行有效控制: a、文件发布前和更改应由授权人批准,以确保其适宜性;对文件的控制应从文件的批准、发布直至文件的取消为止,文档管理人员对文件的控制负责; b、文件的更改和修订状态得到识别,防止作废文件的非预期使用; c、确保在使用处可获得相应文件的有效版本。 2.3 记录控制 建立并保持《记录控制程序》,确保质量记录应清晰、完整可追溯,以作为产品符合规定要求的证据。 a、记录的标识管理:可采用颜色、记录表格编号等方式并便于追溯。 b、记录储存管理:应有适宜的场所及环境: c、保管:包括记录的防护和管理,应使记录易于查阅并防止损坏或丢失; d、处理:记录最终如何销毁的要求; e、记录的填写包括复制应字迹清晰,内容完整,不随意涂改。 f、规定记录的保存期限,保存期限具体根据产品特点、法律法规要求、认 证要求、追溯期限等因素。 3、采购和进货检验 3.1供应商的控制 公司应对关键元器件和材料的采购过程进行控制,由业务部负责制定并保持《供应商选择、评定和日常管理程序》,以确保供应商具有保证生产关键元器件和材料满足要求的能力。 3.1.1对供应商的选择、评价和日常管理记录由业务部负责保管。 a、供方的控制:评价供应商的能力,确定符合要求的供应商、并实施日常 管理,确保所采购产品符合规定要求。 b、当供应商的变化会影响获证产品的一致性时,应确保变化符合认证规定 的要求。 c、采购过程的控制:应按规定的审批手续实施采购。 d、当供应商产品出现问题时,公司应要求其采取纠正措施并验证其实施的 有效性。 3.2 关键元器件和材料的检验,验证 建立并保持《进货检验及定期确认检验规范》,以确保关键元器件和材料满足认证所规定的要求。 a、验证方式:由本公司进行检验或由供应商实施检验。当由供应商检验时, 应向供应商明确检验要求,如检验的频次、项目、方法等。 b、验证内容:根据采购产品要求对关键元器件和涉及安全的部件进行定期 验证。 c、验证方法:检验、测量、观察,提供合格证明文件等。 d、应保存关键元器件检验或验证的记录、确认检验记录,检验/验证记录 应根据验收准则作出是否符合规定要求,并有检验人员或授权人员的签名 或盖章。 e、由供应商完成的检验,应保存供应商提供的合格证明及检验数据,并有 供方检验人员或授权人员的签名或盖章。 、只有所有规定的进货检验验证均以圆满完成,才能放行采购的产品。所f 有采购产品在检验验证未完成前,不得放行交付。 4、生产过程控制和过程检验 4.1 识别关键生产工序 公司应识别产品的生产过程,并列出关键生产工序,是母排制作、一次接线、二次接线。 b、关键工序操作人员应具备相应的操作能力。具体培训见《人力 资源控制程序》。 c、如果该工序没有文件规定就不能保证产品质量时则应制定相应的工艺作业指导书,使生产过程受控。 d、工艺作业指导书应规定工艺的步骤、方法和要求,包括对工艺过程监控的要求。 4.2 生产工作环境 a、 识别认证产品生产过程中为达到其符合所需的工作环境,如温度、湿度、 噪声、振动、清洁度、防尘等。 b、明确管理要求,确保工作环境满足规定的要求。 c、在认证产品生产过程中,必须确认规定条件已得到满足,否则不能进行生产活动。 4.3 过程参数和产品特性的监控。 工序的结果不能通过其后的检验和试验完全验证,或者在加工后无法测量或需实施破坏性测量才能得出结果,或工序对最终产品的安全质量、主要性能有重大影响时,应对该特殊工序的工艺参数和产品特性进行监控。(经识别本公司生产过程无特殊工序) 当工艺参数失控会导致产品特性不合格时要采取应急措施。 当工艺参数和产品特性由特定的软件监视和控制时,工厂应有相 应的措5 例行检验和确认检验 5.1 制定并保持《例行检验和确认检验控制程序》,以验证产品满足规定的要求。检验程序中明确检验项目、内容、方法、判定等,检验记录由生技科负责保管。 a、例行检验和确认检验的项目不少于认证实施规则的要求,确认检验频次根据具体项目见《例行检验和确认检验控制程序》。 b、例行检验的目的是剔除产品在加工过程中可能对产品的偶然性损伤,要求对生产线上的产品实施100%检验,检验后不再进一步加工,除进行包装和加贴标签外。 、确认检验目的是考核认证产品质量的稳定性,验证工厂质量保施或规定,c 确保软件的正确使用,防止非正常使用。 证能力。由生技科负责检验。. d、例行检验的记录由质检部负责保管。 e、确认检验的记录或结果由质检部负责保管。 6、检验试验仪器设备 a)根据策划的检验和试验要求配备适宜的检验和试验设备,检验和试验设备的量程、精度、数量满足检验和试验要求。 b)用于检验和试验的设备应定期校准和检查,并满足检验试验能力。 由质检部负责制定检验和试验的仪器设备的操作规程,并发放到现场、对操作人员进行培训,确保能按操作规程要求,准确的使用仪器设备。 6.1 校准和检定 、规定检验和试验设备的校准或检定周期,按规定的周期进行校准或检定。a 校准或检定应溯源至国家或国际基准。 b、对没有检定规程需要自行校准时,编制校准方法、验收准则和校准周期等。(本公司无自校设备) c、检验和试验设备校准或检定完后,应在设备明显位置粘贴检定或校准合格标签。 d、由质检部负责保管检验或试验设备的校准记录或检定证书 6.2运行检查 对用于例行检验和确认检验的设备除应进行日常操作检查外,还应进行运行检查,以判断该仪器能否用于进行产品检测和合格的质量判断。 由质检部负责编制《运行检查控制程序》,以控制测量设备在日常使用时功能是否正常。 a、当检测设备使用或运行检查中发现功能失效,应对以往检测结果的有效性进行评价,并采取必要的措施。必要时,应对这些产品重新进行检测。 b、检测设备运行检查结果及采取的调整等措施应进行记录,由 质检部负责保管。 7. 不合格品的控制 7.1不合格品控制 建立和保持《不合格品控制程序》,规定对不合格品的标识方法、隔离和处 置,根据不合格产生的原因和影响程度采取纠正、预防措施。 a、不合格品包括采购产品不合格,过程、最终检验不合格,产品在贮存和 运输过程产生的不合格,应规定不合格控制要求,以防止不合格的非预期使 用。 b、返修、返工后的产品应重新检测。 c、重要部件和组件的返工应做好记录。 d、不合格品的处置记录由质检部负责保管。 附录D 组织机构图 总经理 质量负责人 生业质办 产务检公 部 部 部 室 附录A 职能分配表 仓 ? 表示主要职能 ? 表示配合职能 库 部 体 门 系 要 素 控制系统的电磁兼容性2011-11-25 来源: 中国仪表网 摘要:本文简要介绍了控制系统电磁干扰的机制,列举了减小干扰源的强度、抑制干扰的传输、降低设备对干扰的敏感度的措施,以及对控制系统进行电磁兼容性测试的一般要求。 质 总 办 生 业 质 量 经 公 产 务 检 负 责 理 室 部 部 部 人 ? ? ? ? 职责 ? ? ? ? ? ? 资源 ? ? 文件和记录 ? ? ? ? 供应商的控制 ? 关键元器件和材料的检验/验证 ? ? ? ? 生产过程控制和过程检验 ? ? ? 例行检验和确认检验 ? ? 校准和检定 ? ? 运行检查 ? ? 不合格品的控制 ? ? ? 内部质量审核 ? ? ? ? ? ? 认证产品的一致性 ? ? ? ? ? 包装、搬运和储存 ? 1、概述 控制系统通过输入通道采集被控对象的相关运行参数,经中央数字处理单元DPU运算处理后通过输出通道发出控制指令,由执行结构调节控制对象的控制参数,最终使控制对象的被控参数跟随给定参数变化。控制系统的实际运行环境不 可避免地充满作各种电磁干扰,闭环控制系统的各个环节因电磁干扰出现功能失常,都将造成被控参数偏离给定参数的要求,使产品质量下降。严重时会使被控对象停止运行,甚至损坏被控对象。提高控制系统的兼容性,使其在电磁干扰环境下也能顺利完成规定的控制任务具有非常重要的意义。 控制系统的电磁干扰主要有来自外部的:空间辐射干扰、电源线传导干扰、信号线传导的干扰、接地系统干扰;来自内部的:电源,地噪声、信号间串扰、信号传输反射干扰。控制系统的电磁兼容性设计任务是研究产生干扰的机制、抑制干扰的措施,保障控制系统在规定的干扰环境,能完成规定的任务。在偶然出现强干扰后,控制系统也能自动恢复正常运行,并且被控对象运行状态变化在可接受的范围内。我们可以从设法减小干扰源的强度、抑制干扰的传输、降低设备对干扰的敏感度等三个方面入手。 2、减小干扰源的强度 2.1限制信号边沿时间 控制的电子设备中,随着信号的传递必然伴随着电压或电流的变化。随着 在 电路板工作频率的增加,要求信号边沿的上升时间和下降时间越来越小,电压或电流变化得越快干扰强度也越大。因此可能的情况下应尽量采用响应速度较低的器件,必要时可在信号驱动端的信号线在串联一个小电阻,减小信号变化速率。 2.2降低地阻抗 信号地线公共阻抗上的电位差,对信号的传递会产生干扰。干扰随着信号瞬间电流增大、频率增高、阻抗增大而增大。采用完整地平面为信号提供低阻抗返回路径。对于1MHz以下部分常采用单点接地方式,更高频率部分常采用多点接地方式。 2.3降低电源噪声 开关电源工作在高频开关状态,会产生高频电磁辐射沿导线和空间向外传播,干扰其它电子设备。通常在开关电源输入输出两端需设置高抑制比的π型滤波器,并且必要时还应加屏蔽罩。 在器件的电源地之间设置滤波电容、电感,不但可降低电源线的噪声,而且可减小对电源干扰的敏感度。 2.4降低时钟信号噪声 时钟信号频率高、边沿陡峭易产生电磁干扰,应尽量减少时钟信号的走线长度,减少过孔,采用终端阻抗匹配以避免信号反射。给时钟信号提供完整的返回通路,尽量减小信号回路面积。用地线将时钟信号与敏感线路隔离。 3、抑制干扰的传输 3.1屏蔽电缆 控制系统的I/0信号电缆通常很长,铺设环境电磁环境较差,为了隙住经导线因电磁感应而产生干扰,需要采用屏蔽电缆。屏蔽线必须采用一端接地,避免形成地环路造成干扰。通常选择电子控制设备集中的机柜侧接地。 3.2屏蔽罩 采用导电性能好的铁磁性材料制作电子控制设备的外壳机箱、机柜,可减少空间高频电磁场对控制系统的干扰。设法机箱各金属件间可靠电气连接不但可提高屏蔽效果,而且降低静电的影响。尽量减小通风孔、缝隙尺寸,必须也对其采取屏蔽措施,抑制电磁辐射。 3.3接地 按照接地功能可分为保护地、信号地。设备外壳金属部分必须良好接地(保护地),以保护人身安全。信号地是整个控制系统工作的参考电位。由于一个工业控制系统的I/0信号分布区域较大,为了减小地电位波动对系统的干扰,应采用“实地”,避免采用“浮地”。 3.4电源滤波器 公共电源线路上挂接了许多用电设备,某些大型设备,如电机、变频器等,在工作时会产生大量谐波。应在控制设备的电源输入端设置电源滤波器,以抑制沿电源线路传导来的干扰。 3.5抑制串扰 为了减小模拟电路与数字电路间的串扰,应将模拟、数字电路分开布局;应尽量缩短导线长度和增大导线间的距离,增大电源平面和地平面,以减小信号线路间的互感、互容。 4、降低对干扰的敏感度 (1)设置保护器件 电磁干扰极易沿导线引入对控制设备造成干扰。在控制设备进、出线端设置适当的保护器件。如TVS管、压敏电阻、气体放电管、自恢复保险等。 (2)设置信号滤波 在敏感电路中适当设置滤波、限幅电路,抑制干扰信号强度。采用工频限波 算法软件滤波。 (3)处理空闲管足 闲置不用的输入管足不能悬空,应将其连接到电源或地。 (4)采用差分传输电路 差分平衡电路具有很好的对称性,可大幅度抑制共模干扰。对称差分信号的共模电压为零,信号幅度也仅为单端信号的一半,因此产生的干扰也小一半。对于远距离传输的微弱信号、高频率信号建议采用差分传输方式。 (5)采用隔离电路 采用隔离电路(如光隔离器、变压器)将各系统隔离开来,可有效抑制共模电压产生的干扰。在A/D、D/A转换器与信号端子间应设置运算放大器,以降低干扰影响。 (6)抑制尖脉冲 采用适当硬件电路及固件措施,将脉冲宽度小于预定值的干扰信号滤除。 (7)合理设置复位信号 分别给各智能芯片设置复位信号,使CPU在检测到某智能芯片功能异常时,先通过向该芯片发送控制字唤醒它,若不行可复位信号仅使该芯片复位,可避免故障扩大。 (8)采用可靠的时钟信号 因A/D芯片易受干扰,应尽量避免采用A/D芯片内部时钟。 (9)输出保持 在控制设备刚上电时(冷启动),控制输出信号(开出、模出)的初始值应保持掉电时的状态。 在控制设备正常运行期间,若WATCHDOG动作CPU复位(热启动),控制输出信号应保持不变。 (10)冗余设计 采用周期循环输出控制信号;设置冗余设备采用冗余裁判(3取2、3取中等)逻辑。 (11)信号跟踪 通讯线路离线后刚上线时,向控制设备写出的初始信号应跟踪控制设备中该信号原来的值。避免因通讯离线、上线,给控制系统造成影响。 5、电磁兼容性测试 通过试验检测控制设备在特定电磁干扰环境下的抗干扰能。要求控制设备在干扰环境下的能正确完成预定的控制功能。若控制设备出现短暂精度下降、复位等现象,只要不对被控对象参数造成不可接受的影响,干扰消失后控制设备能迅速恢复正常,还是可以接受的。不允许控制设备在干扰环境下出现永久性失效的情况。 (1)静电放电试验 模拟人体带电、带电设备接近或接触控制设备时通过静电放电产生的干扰。由于放电电流非常大且持续时间很短,若放电回路中有电子元器件,易将其损坏。电流产生的电磁辐身娜使CPU复位、CPU死机、通讯离线。 应对人体所有可能接触到的金属部分(外壳、接线端子、接插件)按GB/T17626.2标准要求电压大小进行接触放电和空间放电试验。 试验合格判据:控制设备不损坏、CPU不死机、开关量I/O信号无错误、模拟量I/0信号精度不低于1%,干扰消失后控制系统能自动恢复正常。 (2)快速瞬变脉冲群试验 模拟电网中感性负载切除时产生的脉冲干扰。干扰信号通过电源线、I/0信号线传导进控制设备,若处理不当易造成I/0信号误差、通讯离线、CPU死机等现象。 按GB/T17626.4标准要求对控制设备的电源线、I/O信号线进行快速瞬变脉冲群试验。 试验合格判据:控制设备不损坏、CPU不死机、开关量I/O信号无错误、模拟量I/0信号精度不低于1%,干扰消失后控制系统能自动恢复正常。 (3)浪涌冲击试验 模拟电网中容性负载投入时产生的脉冲干扰。干扰信号通过电源线、I/0信号线传导进控制设备,若处理不当易造成I/0信号误差、通讯离线、CPU死机、元器件损坏等现象。 按GB/T17626.4标准要求对控制设备的电源线、I/0信号线进行快速瞬变脉冲群试验。 试验合格判据:控制设备不损坏、CPU不死机、开关量I/O信号无错误、模 ,干扰消失后控制系统能自动恢复正常。 拟量I/0信号精度不低于1% (4)电压暂降试验 模拟电网中大型设备投入时引起的电压突降现象。电源突降易造成CPU死机、通讯离线等现象。 按GB/T17626.10标准要求对控制设备电压暂降试验。 试验合格判据:控制设备不损坏、CPU不死机、开关量I/O信号无错误、模拟量I/0信号精度不低于1%,干扰消失后控制系统能自动恢复正常。
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