摘要: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,大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位计雌,這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源,即干擾源玫霎。
1.概述
隨著科學技術(shù)的發(fā)展凿滤,PLC在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛。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)濟運行庶近,系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵翁脆。自動化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC眷蚓,有的是集中安裝在控制室,有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機設(shè)備上反番,它們大多處在強電電路和強電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中沙热。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性,設(shè)計人員只有預先了解各種干擾才能有效保證系統(tǒng)可靠運行罢缸。
2.電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾是什么?
影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源于一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣校读,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裂蝉,即干擾源绳练。
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)的不同劃分虑庇。其中:按噪聲產(chǎn)生的原因不同枫昏,分為放電噪聲、浪涌噪聲光丢、高頻振蕩噪聲等;按噪聲的波形旋蝎、性質(zhì)不同,分為持續(xù)噪聲镰掐、偶發(fā)噪聲等;按聲音干擾模式不同孕序,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法炸诚。共模干擾是信號對地面的電位差递市,主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(tài)(同方向)電壓送加所形成碗屏。共模電壓有時較大唁情,特別是采用隔離性能差的電器供電室,變送器輸出信號的共模電壓普遍較高甫匹,有的可高達130V以上甸鸟。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓,直接影響測控信號兵迅,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)抢韭,這種共模干擾可為直流、亦可為交流恍箭。差模干擾是指用于信號兩極間的干擾電壓刻恭,主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓,這種直接疊加在信號上季惯,直接影響測量與控制精度吠各。
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)臀突、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程勉抓、雷電贾漏、無線電廣播、電視藕筋、雷達键腹、高頻感應加熱設(shè)備等產(chǎn)生的,通常稱為輻射干擾蒂抒,其分布極為復雜溪客。若PLC系統(tǒng)置于射頻場內(nèi),就回受到輻射干擾先兆,其影響主要通過兩條路徑;一是直接對 PLC內(nèi)部的輻射肢箕,由電路感應產(chǎn)生干擾;二是對PLC通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射,由通信線路的感應引入干擾爵例。輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小牲支,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行保護豌淹。
(2)來自系統(tǒng)外引線的干擾
主要通過電源和信號線引入窥血,通常稱為傳導干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴重措坐。
(3)來自電源的干擾
實踐證明牢辣,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)試中遇到過拣播,后更換隔離性能更高的PLC電源晾咪,問題才得到解決。
PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電贮配。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣禀酱,將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化牧嫉,開關(guān)操作浪涌剂跟、大型電力設(shè)備起停、交直流轉(zhuǎn)動裝置引起的諧波酣藻、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等曹洽,都通過輸電線路到電源邊。 PLC電源通常采用隔離電源辽剧,但其機構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想送淆。實際上,由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在怕轿,絕對隔離是不可能的偷崩。
(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,除了傳輸有效的各類信號之外撞羽,總會有外部干擾信號侵入欣挠。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)干擾卒亩,這往往被忽略;二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾,即信號線上的外部感應干擾怕枣,這是很嚴重的划万。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,嚴重時將引起元器件損傷庸既。對于隔離性能差的系統(tǒng)招蠕,還將導致信號間互相干擾,引起共地系統(tǒng)總線回流技熊,造成邏輯數(shù)據(jù)變化倾莽、誤動和死機。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當嚴重望吧,由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多巡软。
(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。正確的接地脸夜,既能抑制電磁干擾的影響菌劲,又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的干擾信號子姜,使PLC系統(tǒng)將無法正常工作祟绊。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地哥捕、交流地和保護地等牧抽。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均,不同接地點間存在地電位差遥赚,引起地環(huán)路電流扬舒,影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地凫佛,如果電纜屏蔽層兩端A讲坎、B都接地,就存在地電位差愧薛,有電流流過屏蔽層晨炕,當發(fā)生異常狀態(tài)加雷擊時,地線電流將更大毫炉。
此外瓮栗,屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路垄套,在變化磁場的作用下番链,屏蔽層內(nèi)有會出現(xiàn)感應電流,通過屏蔽層與芯線之間的耦合沦浆,干擾信號回路蝉齐。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂溜帐,所產(chǎn)生的地環(huán)流可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布,影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作方蜡。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的邏輯運算和數(shù)據(jù)存儲键羡,造成數(shù)據(jù)混亂锚拳、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降慰奉,引起對信號測控的嚴重失真和誤動作销泽。
(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,如邏輯電路互輻射及其對模擬電路的影響证森,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辰令。這都屬于PLC制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進行電磁兼容設(shè)計的內(nèi)容,比較復雜节值,作為應用部門是無法改變徙硅,可不必過多考慮,但要選擇具有較多應用實績或經(jīng)過考驗的系統(tǒng)搞疗。
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