怎樣才能更好解決PLC控制系統(tǒng)干擾問題
概述
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展藐翎,PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛堵套。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)行配籽,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)鍵汞坚。自動化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC罐闰,有的是集中安裝在控制室,有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各種電機(jī)設(shè)備上梦立,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)境中噪芭。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性,設(shè)計人員只有預(yù)先了解各種干擾才能有效保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行港遇。
電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾
影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源于一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣楞艾,大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位,這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源龄广,即干擾源硫眯。
干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分择同。其中:按噪聲產(chǎn)生的原因不同两入,分為放電噪聲、浪涌噪聲敲才、高頻振蕩噪聲等裹纳;按噪聲的波形、性質(zhì)不同紧武,分為持續(xù)噪聲剃氧、偶發(fā)噪聲等;按聲音干擾模式不同脏里,分為共模干擾和差模干擾她我。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共模干擾是信號對地面的電位差迫横,主要由電網(wǎng)串入番舆、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。共模電壓有時較大,特別是采用隔離性能差的電器供電室吗修,變送器輸出信號的共模電壓普遍較高烙欧,有的可高達(dá)130V 以上。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓鼠泊,直接影響測控信號耙侵,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),這種共模干擾可為直流耽坤、亦可為交流宝庵。差模干擾是指用于信號兩極間得干擾電壓,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瘸酒,這種讓直接疊加在信號上植碳,直接影響測量與控制精度。
PLC 控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源有哪些呢钙幼?
(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)雳唧、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電仿村、無線電廣播锐朴、電視、雷達(dá)蔼囊、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的焚志,通常稱為輻射干擾,其分布極為復(fù)雜畏鼓。若PLC 系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi)娩嚼,就回收到輻射干擾,其影響主要通過兩條路徑滴肿;一是直接對PLC 內(nèi)部的輻射,由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾佃迄;而是對PLC 通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射泼差,由通信線路的感應(yīng)引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小呵俏,特別是頻率有關(guān)堆缘,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)。
來自系統(tǒng)外引線的干擾
主要通過電源和信號線引入普碎,通常稱為傳導(dǎo)干擾怒忧。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴(yán)重。
來自電源的干擾
實(shí)踐證明陡顶,因電源引入的干擾造成PLC 控制系統(tǒng)故障的情況很多村围,筆者在某工程調(diào)試中遇到過,后更換隔離性能更高的PLC 電源段鲜,問題才得到解決缅煎。
PLC 系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電泌盒。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,
將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路督注。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化筛密,開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停芬吸、交直流轉(zhuǎn)動裝置引起的諧波鸭乱、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等,都通過輸電線路到電源邊奶膘。PLC 電源通常采用隔離電源橱奶,但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實(shí)際上澡绩,由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在津霜,絕對隔離是不可能的。
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萎庭,除了傳輸有效的各類信號之外告材,總會有外部干擾信號侵入。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)干擾步鉴,這往往被忽略揪胃;二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾,即信號線上的外部感應(yīng)干擾氛琢,這是很嚴(yán)重的喊递。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,嚴(yán)重時將引起元器件損傷阳似。對于隔離性能差的系統(tǒng)骚勘,還將導(dǎo)致信號間互相干擾,引起共地系統(tǒng)總線回流撮奏,造成邏輯數(shù)據(jù)變化俏讹、誤動和死機(jī)。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)重珠校,由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多幸园。
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。正確的接地络蟋,既能抑制電磁干擾的影響谐绽,又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地络跷,反而會引入嚴(yán)重的干擾信號绑僵,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、屏蔽地狼隶、交流地和保護(hù)地等睬够。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)間存在地電位差赞约,引起地環(huán)路電流枯瞒,影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地固弥,如果電纜屏蔽層兩端A吻育、B都接地,就存在地電位差淤井,有電流流過屏蔽層布疼,當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)加雷擊時,地線電流將更大币狠。
此外游两,屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路漩绵,在變化磁場的作用下贱案,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止吐,干擾信號回路宝踪。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)生不等電位分布碍扔,影響PLC 內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作瘩燥。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)存儲不同,造成數(shù)據(jù)混亂露揽、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降酵吴,引起對信號測控的嚴(yán)重失真和誤動作扭皿。
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,如邏輯電路
互輻射及其對模擬電路的影響焦莉,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)計的內(nèi)容季佣,比較復(fù)雜份帮,作為應(yīng)用部門是無法改變,可不必過多考慮溪茶,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)手财。
怎樣才能更好、更簡單解決PLC系統(tǒng)干擾?
1)選用隔離性能較好的設(shè)備徐扯、選用優(yōu)良的電源经融、動力線和信號線走線要更加合理等等,能解決干擾苫馏,但是比較煩瑣雏节、不易操作而且成本較高。
2)利用信號隔離器這種產(chǎn)品解決干擾問題高职。只要在有干擾的地方钩乍,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怔锌。
為什么解決PLC系統(tǒng)干擾首選信號隔離器呢寥粹?
1)使用簡單方便、可靠埃元,成本低廉涝涤。
2)可大量減輕設(shè)計人員、系統(tǒng)調(diào)試人員工作量岛杀,即使復(fù)雜的系統(tǒng)在普通的設(shè)計人員手里阔拳,也會變的非常簡單可靠。
信號隔離器工作原理是什么楞件?
首先將PLC接收的信號衫生,通過半導(dǎo)體器件調(diào)制變換,然后通過光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換土浸,然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號或不同信號诵执,同時對隔離后信號的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的信號交豪、電源唾囚、地之間絕對獨(dú)立。
現(xiàn)在市場有那么多品牌的隔離器善占,價格參差不齊君哮,該怎么選擇呢?
隔離器位于二個系統(tǒng)通道之間遮英,所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能焊槐,同時要使隔離器輸入輸出模式(電壓型、電流型厅瘩、環(huán)路供電型等)適應(yīng)前后端通道接口模式斗液。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,例如:噪音與精度有關(guān)紊尺、功耗熱量與可靠性有關(guān)彰晌,這些需要使用者慎選领姨。總之张弛,適用荒典、可靠、產(chǎn)品性價比是選擇隔離器的主要原則吞鸭。
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