PLC使用過程中注意的問題分析
PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的設(shè)備母谎,一般不需要采取什么措施瘦黑,就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而奇唤,盡管有如上所述的可靠性較高趾倾,抗干擾能力較強(qiáng),但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣场陪,電磁干擾特別強(qiáng)烈绑功,或安裝使用不當(dāng),就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤书瘤,從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出傅女,這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作洁揽,從而不能保證PLC的正常運(yùn)行叙杨,要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性,一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力杉轿;另一方面疙鸟,要求設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視昏络,多方配合才能完善解決問題树戴,有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)注意以下問題:
1.工作環(huán)境
(1)溫度
PLC要求環(huán)境溫度在0~55oC慕然,安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面万栅,四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。
(2)濕度
為了保證PLC的絕緣性能西疤,空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85%(無凝露)烦粒。
(3)震動(dòng)
應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源,防止振動(dòng)頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)代赁。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)扰她,必須采取減震措施,如采用減震膠等芭碍。
(4)空氣
避免有腐蝕和易燃的氣體徒役,例如氯化氫、硫化氫等窖壕。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境忧勿,可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。
(5)電源
PLC對(duì)于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力瞻讽。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中鸳吸,可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器,以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端层释,當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)脏猴,應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源馅拗,由于紋波的影響处鲜,容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。
2.控制系統(tǒng)中干擾及其來源
現(xiàn)場電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一宿替,所謂治標(biāo)先治本恳岔,找出問題所在,才能提出解決問題的辦法锚渺。因此必須知道現(xiàn)場干擾的源頭谋粱。
(1)干擾源及一般分類
影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源,大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位歪缅,其原因是電流改變產(chǎn)生磁場计鹦,對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射;磁場改變產(chǎn)生電流鼓募,電磁高速產(chǎn)生電磁波灶鹦。通常電磁干擾按干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾买雾。共模干擾是信號(hào)對(duì)地的電位差把曼,主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號(hào)線上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓疊加所形成漓穿。共模電壓通過不對(duì)稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓嗤军,直接影響測控信號(hào),造成元器件損壞(這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因)晃危,這種共模干擾可為直流叙赚,亦可為交流。差模干擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓山害,主要由空間電磁場在信號(hào)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纠俭,這種干擾疊加在信號(hào)上,直接影響測量與控制精度浪慌。
(2)PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑
強(qiáng)電干擾
PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電冤荆。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓权纤。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化钓简,刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停眉挥、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波朋蚜、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等日频,都通過輸電線路傳到電源原邊。
柜內(nèi)干擾
控制柜內(nèi)的高壓電器茧滞,大的電感性負(fù)載浮块,混亂的布線都容易對(duì)PLC造成一定程度的干擾。
來自信號(hào)線引入的干擾
與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線狠劳,除了傳輸有效的各類信息之外勉瘩,總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾品隅,這往往被忽視杀坟;二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾,即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾燃徊,這是很嚴(yán)重的源玉。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和測量精度大大降低,嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷厚累。
來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾
接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一炼吴。正確的接地,既能抑制電磁干擾的影響秦士,又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾缺厉;而錯(cuò)誤的接地,反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)隧土,使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。
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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)生命爬,如邏輯電路相互輻射及其對(duì)模擬電路的影響曹傀,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。
變頻器干擾
一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過程中產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾饲宛,引起電網(wǎng)電壓畸變皆愉,影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量;二是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾艇抠,影響周邊設(shè)備的正常工作幕庐。
3.主要抗干擾措施
(1)電源的合理處理,抑制電網(wǎng)引入的干擾
對(duì)于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器家淤,以減少設(shè)備與地之間的干擾异剥,還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。
(4)正確選擇接地點(diǎn)总恐,完善接地系統(tǒng)
良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件倚衡,可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個(gè)坐默,其一為了安全神灵,其二是為了抑制干擾驱偿。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。
PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地浓先、屏蔽地乓托、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均矢老,不同接地點(diǎn)間存在地電位差汰材,引起地環(huán)路電流,影響系統(tǒng)正常工作榴栏。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地像鹤,如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地泌绩,就存在地電位差哩簿,有電流流過屏蔽層,當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)酝静,地線電流將更大节榜。
此外,屏蔽層别智、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路宗苍,在變化磁場的作用下,屏蔽層內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流薄榛,通過屏蔽層與芯線之間的耦合讳窟,干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂敞恋,所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布丽啡,影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低硬猫,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)存貯补箍,造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)啸蜜。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降橙缔,引起對(duì)信號(hào)測控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。
● 安全地或電源接地
將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地部竟。如電源漏電或柜體帶電元渺,可從安全接地導(dǎo)入地下,不會(huì)對(duì)人造成傷害涌遏。
● 系統(tǒng)接地
PLC控制器為了與所控的各個(gè)設(shè)備同電位而接地饮乃,叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4Ω基差,一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負(fù)端接在一起刀饥,作為控制系統(tǒng)地威球。
● 信號(hào)與屏蔽接地
一般要求信號(hào)線必須要有唯一的參考地,屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場合蒙拜,也要在就地或者控制室唯一接地蜓浦,防止形成“地環(huán)路”。信號(hào)源接地時(shí)误撤,屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地绳拧;不接地時(shí),應(yīng)在PLC側(cè)接地猜丹;信號(hào)線中間有接頭時(shí)芝加,屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理,一定要避免多點(diǎn)接地射窒;多個(gè)測點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對(duì)絞總屏蔽電纜連接時(shí)藏杖,各屏蔽層應(yīng)相互連接好,并經(jīng)絕緣處理脉顿,選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)蝌麸。
(5)對(duì)變頻器干擾的抑制
變頻器的干擾處理一般有下面幾種方式:
加隔離變壓器,主要是針對(duì)來自電源的傳導(dǎo)干擾艾疟,可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前来吩。
使用濾波器,濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力蔽莱,還具有防止將設(shè)備本身的干擾傳導(dǎo)給電源弟疆,有些還兼有尖峰電壓吸收功能。
使用輸出電抗器碾褂,在變頻器到電動(dòng)機(jī)之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產(chǎn)生電磁輻射兽间,影響其它設(shè)備正常工作。
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