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如何解決PLC控制系統(tǒng)抗干擾問題棋眠?

1.概述

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展滋样,PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛枯悲。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行埂伺,系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵辙势。自動化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC,有的是集中安裝在控制室悄济,有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機(jī)設(shè)備上摄杂,它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中析恢。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性秧饮,設(shè)計(jì)人員只有預(yù)先了解各種干擾才能有效保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

 2.電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾是什么柑船?

    影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源于一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣鞍时,大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位逆巍,這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源厚较,即干擾源蚤岗。

   干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因生纫、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分都陵。其中:按噪聲產(chǎn)生的原因不同造轴,分為放電噪聲彰你、浪涌噪聲胀邀、高頻振蕩噪聲等;按噪聲的波形柿菩、性質(zhì)不同,分為持續(xù)噪聲枢舶、偶發(fā)噪聲等懦胞;按聲音干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾凉泄。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法躏尉。共模干擾是信號對地面的電位差,主要由電網(wǎng)串入后众、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓送加所形成胀糜。共模電壓有時較大,特別是采用隔離性能差的電器供電室蒂誉,變送器輸出信號的共模電壓普遍較高教藻,有的可高達(dá)130V以上距帅。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓,直接影響測控信號怖竭,造成元器件損壞(這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的原因)锥债,這種共模干擾可為直流、亦可為交流茁螺。差模干擾是指用于信號兩極間的干擾電壓钧鸥,主要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓,這種直接疊加在信號上烦猾,直接影響測量與控制精度膏莽。

 3.PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源有哪些呢?

  (1)來自空間的輻射干擾
  空間的輻射電磁場(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡(luò)卤舆、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程体六、雷電、無線電廣播挥肤、電視挥桑、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的理秃,通常稱為輻射干擾达玉,其分布極為復(fù)雜。若PLC系統(tǒng)置于射頻場內(nèi)柴伪,就回受到輻射干擾蹲居,其影響主要通過兩條路徑;一是直接對PLC內(nèi)部的輻射睦授,由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾两芳;二是對PLC通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射,由通信線路的感應(yīng)引入干擾去枷。輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小怖辆,特別是頻率有關(guān),一般通過設(shè)置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)删顶。
  (2)來自系統(tǒng)外引線的干擾
  主要通過電源和信號線引入疗隶,通常稱為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴(yán)重翼闹。
  (3)來自電源的干擾
  實(shí)踐證明斑鼻,因電源引入的干擾造成PLC控制系統(tǒng)故障的情況很多,筆者在某工程調(diào)試中遇到過猎荠,后更換隔離性能更高的PLC電源坚弱,問題才得到解決。
  PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電关摇。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣荒叶,將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路晾晕。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化,開關(guān)操作浪涌钻字、大型電力設(shè)備起停窃等、交直流轉(zhuǎn)動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等哈痘,都通過輸電線路到電源邊淀准。PLC電源通常采用隔離電源,但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想鼎派。實(shí)際上烁讨,由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在,絕對隔離是不可能的径候。
  (4)來自信號線引入的干擾
  與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線么养,除了傳輸有效的各類信號之外,總會有外部干擾信號侵入速袁。此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾协固,這往往被忽略;二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾绳匀,即信號線上的外部感應(yīng)干擾迹蛤,這是很嚴(yán)重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低襟士,嚴(yán)重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)嚷量,還將導(dǎo)致信號間互相干擾陋桂,引起共地系統(tǒng)總線回流,造成邏輯數(shù)據(jù)變化蝶溶、誤動和死機(jī)嗜历。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當(dāng)嚴(yán)重,由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多抖所。
 ±嬷荨(5)來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾
  接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正確的接地田轧,既能抑制電磁干擾的影響暴匠,又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地傻粘,反而會引入嚴(yán)重的干擾信號每窖,使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地迹遏、屏蔽地菊蹬、交流地和保護(hù)地等龄冀。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點(diǎn)電位分布不均,不同接地點(diǎn)間存在地電位差掏谎,引起地環(huán)路電流圆如,影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地锄菊,如果電纜屏蔽層兩端A游颅、B都接地,就存在地電位差潘羡,有電流流過屏蔽層隔造,當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)加雷擊時,地線電流將更大坎隶。
  此外刃勤,屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路刮吧,在變化磁場的作用下湖饱,屏蔽層內(nèi)有會出現(xiàn)感應(yīng)電流,通過屏蔽層與芯線之間的耦合杀捻,干擾信號回路井厌。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂,所產(chǎn)生的地環(huán)流可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布致讥,影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作仅仆。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低,邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲垢袱,造成數(shù)據(jù)混亂墓拜、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降请契,引起對信號測控的嚴(yán)重失真和誤動作咳榜。
  (6)來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾
  主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生爽锥,如邏輯電路互輻射及其對模擬電路的影響涌韩,模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于PLC制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)的內(nèi)容匙杏,比較復(fù)雜模朋,作為應(yīng)用部門是無法改變,可不必過多考慮充陷,但要選擇具有較多應(yīng)用實(shí)績或經(jīng)過考驗(yàn)的系統(tǒng)啃嫂。

4.怎樣才能更好、更簡單解決PLC系統(tǒng)干擾载秀?

  1)選用隔離性能較好的設(shè)備吻唐、選用優(yōu)良的電源乳的,動力線和信號線走線要更加合理等等,也能解決干擾武瘟,但是比較煩瑣硼环、不易操作而且成本較高。
  2)利用信號隔離器這種產(chǎn)品解決干擾問題茴典。只要在有干擾的地方狰宗,輸入端和輸出端中間加上這種產(chǎn)品,就可有效解決干擾問題消院。
5.為什么解決PLC系統(tǒng)干擾都選信號隔離器呢甘沾?
  1)使用簡單方便、可靠穴店,成本低廉撕捍。
  2)可大量減輕設(shè)計(jì)人員、系統(tǒng)調(diào)試人員工作量泣洞,即使復(fù)雜的系統(tǒng)在普通的設(shè)計(jì)人員手里忧风,也會變的非常可靠球凰。

6.信號隔離器工作原理是什么狮腿?

  首先將PLC接收的信號,通過半導(dǎo)體器件調(diào)制變換呕诉,然后通過光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換缘厢,然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號或不同信號,同時對隔離后信號的供電電源進(jìn)行隔離處理甩挫。保證變換后的信號贴硫、電源、地之間絕對獨(dú)立捶闸。

7.信號隔離器功能是什么?

  一:保護(hù)下級的控制回路塞姻。
  二:消弱環(huán)境噪聲對測試電路的影響蚌长。
  三:抑制公共接地、變頻器尺澜、電磁閥及不明脈沖對設(shè)備的干擾绵顷;同時對下級設(shè)備具有限壓、額流的功能是變送器厅肩、儀表螺蜻、變頻器、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實(shí)防護(hù)禽制。標(biāo)準(zhǔn)系列導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)剪酵,易于安裝陨否,可有效的隔離:輸入、輸出和電源及大地之間的電位药呜。能夠克服變頻器噪聲及各種高低頻脈動干擾殃通。

  8.現(xiàn)在市場有那么多品牌的隔離器,價(jià)格參差不齊访僚,該怎么選擇呢昔搂?

  隔離器位于二個系統(tǒng)通道之間,所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能输拇,同時要使隔離器輸入輸出模式(電壓型摘符、電流型、環(huán)路供電型等)適應(yīng)前后端通道接口模式策吠。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強(qiáng)度﹑總線通訊功能等許多重要參數(shù)涉及產(chǎn)品性能逛裤,例如:噪音與精度有關(guān)、功耗熱量與可靠性有關(guān)奴曙,這些需要使用者慎選别凹。總之洽糟,適用炉菲、可靠、產(chǎn)品性價(jià)比是選擇隔離器的主要原則坤溃。


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