生产网络的串扰分析

生产网络中经常遇到工作站无故下线,网络传输出现误码,特别在自动化系统网络中,一旦出现一次错误,导致系统下线,将会带来极大的安全飞行事故症候。导致这种问题不仅仅是通信部件的故障,还有可能是网络本身的设计和安装布局不合理造成,通过分析串扰的原理,规范布线、卡接、做头等方法,最大限度降低串扰的发生,显著提高网络运行质量,大大减少网络系统运行安全隐患的发生。

生产网络的串扰分析

张昱

摘要：生产网络中经常遇到工作站无故下线，网络传输出现误码，特别在自动化系统网络中，一旦出现一次错误，导致系统下线，将会带来极大的安全飞行事故症候。导致这种问题不仅仅是通信部件的故障，还有可能是网络本身的设计和安装布局不合理造成，通过分析串扰的原理，规范布线、卡接、做头等方法，最大限度降低串扰的发生，显著提高网络运行质量，大大减少网络系统运行安全隐患的发生。该文章为同仁们在生产网络质量控制方面提供一个参考，如有不妥之处，恳请批评指正。 关键字：网络 串扰 分析

前言：

生产系统的基础网络是安全生产重要影响因素，如果在建立网络时，没有细致地做好网络基础性工作，将对今后安全生产运行埋下隐患，造成网络信号不稳定，出现错误，严重可能造成系统下线。因此基础网络的质量情况分析是解决生产系统故障隐患的一个重要方面。

1、 串扰的分析

串扰是影响网络信号质量的重要因素，信号在传输通道上传输时，因电磁耦合而对相邻传输线产生影响，使信号能量由一条信号线耦合到另一条信号线上，双绞线内四对线缆之间互相干扰造成串扰。过大的串扰可能引起电路的误触发，导致系统无法正常工作。因此要解决网络信号的质量，首先要进行串扰的控制。串扰分为近端串扰NEXT （后向）、远端串扰FEXT （前向），综合近端串扰PSNEXT 、综合远端串扰PSFEXT 。近端串扰是一对双绞线受到其他三对双绞线的电磁干扰后，干扰信号返回发射端（近端）。远端串扰是指从链路的近端信号线发射的信号经过衰减，在远端(接收端)干扰相邻其他线对的串扰信号。综合近端串扰和综合远端串扰用于大对数电缆的串扰性能测试，主要考虑所有其他双绞线对对本线路间的综合值。

那具体串扰是怎样产生的呢，我们下面将用线路模拟等效的方法进行讲解（如图一）。

图一：传输线的耦合模型

图二：信号波形图

这是按照离散式等效来看两个相邻传输线的串扰模型。AB 和CD 使两根传输线，假定它

们的特性阻抗和终端阻抗匹配都是Z 0，我们先考虑由L M 引起的感性耦合信号。线路中互感相当于一串变压器分布在AB 和CD 线路上。位于A 点的驱动信号为干扰源出现正向的跳变信号，经过传输会被L M 感应到CD 线路上，依次感应一个干扰尖脉冲并叠加，大小跟AB 上驱动电流的变化成正比。噪声公式为t

driver m noiseLm dI L V ，由此产生的噪声在C 端表现出来（见

图二的波形图C ），但是由于L M 每段极性不同，感应到CD 上的能量依序向前和向后，但极性相反。其中CD 的前向干扰和输入电压成正比，所有干扰能量几乎同时抵达C 点，因此传输线越远，互感的总量就越大，会产生一个尖脉冲。D 点的后向干扰能量与C 点不同，虽然