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怎樣解決PLC控製係統抗幹擾問題
北京平和創業科技發展有限公司
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1.概述

  隨著科學技術的發展,PLC在工業控製中的應用越來越廣泛。PLC控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)工(gong)業(ye)企(qi)業(ye)的(de)安(an)全(quan)生(sheng)產(chan)和(he)經(jing)濟(ji)運(yun)行(xing),係(xi)統(tong)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)是(shi)關(guan)係(xi)到(dao)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)運(yun)行(xing)的(de)關(guan)鍵(jian)。自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)中(zhong)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)PLC,有you的de是shi集ji中zhong安an裝zhuang在zai控kong製zhi室shi,有you的de是shi安an裝zhuang在zai生sheng產chan現xian場chang和he各ge電dian機ji設she備bei上shang,它ta們men大da多duo處chu在zai強qiang電dian電dian路lu和he強qiang電dian設she備bei所suo形xing成cheng的de惡e劣lie電dian磁ci環huan境jing中zhong。要yao提ti高gaoPLC控製係統可靠性,設計人員隻有預先了解各種幹擾才能有效保證係統可靠運行。

  2.電磁幹擾源及對係統的幹擾是什麼?

  影響PLCkongzhixitongdeganraoyuanyuyibanyingxianggongyekongzhishebeideganraoyuanyiyang,dadouchanshengzaidianliuhuodianyajuliebianhuadebuwei,zhexiedianhejulieyidongdebuweijiushizaoshengyuan,jiganraoyuan。

  幹擾類型通常按幹擾產生的原因、噪聲的幹擾模式和噪聲的波形性質的不同劃分。其中:按噪聲產生的原因不同,分為放電噪聲、浪湧噪聲、高頻振蕩噪聲等;按噪聲的波形、性質不同,分為持續噪聲、偶發噪聲等;按(an)聲(sheng)音(yin)幹(gan)擾(rao)模(mo)式(shi)不(bu)同(tong),分(fen)為(wei)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)和(he)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)。共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)和(he)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)是(shi)一(yi)種(zhong)比(bi)較(jiao)常(chang)用(yong)的(de)分(fen)類(lei)方(fang)法(fa)。共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)是(shi)信(xin)號(hao)對(dui)地(di)麵(mian)的(de)電(dian)位(wei)差(cha),主(zhu)要(yao)由(you)電(dian)網(wang)串(chuan)入(ru)、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(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,變送器輸出信號的共模電壓普遍較高,有的可高達130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓,直接影響測控信號,造成元器件損壞(這就是一些係統I/O模件損壞率較高的原因),這種共模幹擾可為直流、yikeweijiaoliu。chamoganraoshizhiyongyuxinhaoliangjijiandeganraodianya,zhuyaoyoukongjiandiancichangzaixinhaojianouheganyingjiyoubupinghengdianluzhuanhuangongmoganraosuoxingchengdedianya,zhezhongrangzhijiediejiazaixinhaoshang,zhijieyingxiangceliangyukongzhijingdu。

  3.PLC控製係統中電磁幹擾的主要來源有哪些呢?

  (1)來自空間的輻射幹擾

  空間的輻射電磁場(EMI)主要是由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的,通常稱為輻射幹擾,其分布極為複雜。若PLC係統置於所射頻場內,就回收到輻射幹擾,其影響主要通過兩條路徑;一是直接對PLC內部的輻射,由電路感應產生幹擾;而是對PLC通(tong)信(xin)內(nei)網(wang)絡(luo)的(de)輻(fu)射(she),由(you)通(tong)信(xin)線(xian)路(lu)的(de)感(gan)應(ying)引(yin)入(ru)幹(gan)擾(rao)。輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)與(yu)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)布(bu)置(zhi)及(ji)設(she)備(bei)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)大(da)小(xiao),特(te)別(bie)是(shi)頻(pin)率(lv)有(you)關(guan),一(yi)般(ban)通(tong)過(guo)設(she)置(zhi)屏(ping)蔽(bi)電(dian)纜(lan)和(he)PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。

  (2)來自係統外引線的幹擾

  主要通過電源和信號線引入,通常稱為傳導幹擾。這種幹擾在我國工業現場較嚴重。

  (3)來自電源的幹擾

  實踐證明,因電源引入的幹擾造成PLC控製係統故障的情況很多,筆者在某工程調試中遇到過,後更換隔離性能更高的PLC電源,問題才得到解決。

  PLC係xi統tong的de正zheng常chang供gong電dian電dian源yuan均jun由you電dian網wang供gong電dian。由you於yu電dian網wang覆fu蓋gai範fan圍wei廣guang,將jiang受shou到dao所suo有you空kong間jian電dian磁ci幹gan擾rao而er在zai線xian路lu上shang感gan應ying電dian壓ya和he電dian路lu。尤you其qi是shi電dian網wang內nei部bu的de變bian化hua,入ru開kai關guan操cao作zuo浪lang湧yong、大型電力設備起停、交直流轉動裝置引起的諧波、電網短路暫態衝擊等,都通過輸電線路到電源邊。PLCdianyuantongchangcaiyonggelidianyuan,danqijigoujizhizaogongyiyinsushiqigelixingbingbulixiang。shijishang,youyufenbucanshutebieshifenbudianrongdecunzai,jueduigelishibukenengde。

  (4)來自信號線引入的幹擾

  與PLC控製係統連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信號之外,總會有外部幹擾信號侵入。此幹擾主要有兩種途徑:一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網幹擾,這往往被忽略;二是信號線受空間電磁輻射感應的幹擾,即信號線上的外部感應幹擾,這是很嚴重的。由信號引入幹擾會引起I/O信(xin)號(hao)工(gong)作(zuo)異(yi)常(chang)和(he)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)大(da)大(da)降(jiang)低(di),嚴(yan)重(zhong)時(shi)將(jiang)引(yin)起(qi)元(yuan)器(qi)件(jian)損(sun)傷(shang)。對(dui)於(yu)隔(ge)離(li)性(xing)能(neng)差(cha)的(de)係(xi)統(tong),還(hai)將(jiang)導(dao)致(zhi)信(xin)號(hao)間(jian)互(hu)相(xiang)幹(gan)擾(rao),引(yin)起(qi)共(gong)地(di)係(xi)統(tong)總(zong)線(xian)回(hui)流(liu),造(zao)成(cheng)邏(luo)輯(ji)數(shu)據(ju)變(bian)化(hua)、誤動和死機。PLC控製係統因信號引入幹擾造成I/O模件損壞數相當嚴重,由此引起係統故障的情況也很多。

  (5)來自接地係統混亂時的幹擾

  接地是提高電子設備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正確的接地,既能抑製電磁幹擾的影響,又能抑製設備向外發出幹擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的幹擾信號,使PLC係統將無法正常工作。PLC控製係統的地線包括係統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地係統混亂對PLC係xi統tong的de幹gan擾rao主zhu要yao是shi各ge個ge接jie地di點dian電dian位wei分fen布bu不bu均jun,不bu同tong接jie地di點dian間jian存cun在zai地di電dian位wei差cha,引yin起qi地di環huan路lu電dian流liu,影ying響xiang係xi統tong正zheng常chang工gong作zuo。例li如ru電dian纜lan屏ping蔽bi層ceng必bi須xu一yi點dian接jie地di,如ru果guo電dian纜lan屏ping蔽bi層ceng兩liang端duanA、B都接地,就存在地電位差,有電流流過屏蔽層,當發生異常狀態加雷擊時,地線電流將更大。

  此外,屏蔽層、接jie地di線xian和he大da地di有you可ke能neng構gou成cheng閉bi合he環huan路lu,在zai變bian化hua磁ci場chang的de作zuo用yong下xia,屏ping蔽bi層ceng內nei有you會hui出chu現xian感gan應ying電dian流liu,通tong過guo屏ping蔽bi層ceng與yu芯xin線xian之zhi間jian的de耦ou合he,幹gan擾rao信xin號hao回hui路lu。若ruo係xi統tong地di與yu其qi它ta接jie地di處chu理li混hun亂luan,所suo產chan生sheng的de地di環huan流liu可ke能neng在zai地di線xian上shang產chan生sheng不bu等deng電dian位wei分fen布bu,影ying響xiangPLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓幹擾容限較低,邏輯地電位的分布幹擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存儲,造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降,引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。

  (6)來自PLC係統內部的幹擾

  主要由係統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生,如邏輯電路

  互輻射及其對模擬電路的影響,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。這都屬於PLCzhizaochangduixitongneibujinxingdiancijianrongshejideneirong,bijiaofuza,zuoweiyingyongbumenshiwufagaibian,kebubiguoduokaolv,danyaoxuanzejuyoujiaoduoyingyongshijihuojingguokaoyandexitong。

4.怎樣才能更好、更簡單解決PLC係統幹擾?

  1)選用隔離性能較好的設備、選用優良的電源,動力線和信號線走線要更加合理等等,也能解決幹擾,但是比較煩瑣、不易操作而且成本較高。

  2)利用信號隔離器這種產品解決幹擾問題。隻要在有幹擾的地方,輸入端和輸出端中間加上這種產品,就可有效解決幹擾問題。

  5.為什麼解決PLC係統幹擾都選信號隔離器呢?

  1)使用簡單方便、可靠,成本低廉。

  2)可大量減輕設計人員、係統調試人員工作量,即使複雜的係統在普通的設計人員手裏,也會變的非常可靠。

  6.信號隔離器工作原理是什麼?

  首先將PLC接收的信號,通過半導體器件調製變換,然後通過

  光guang感gan或huo磁ci感gan器qi件jian進jin行xing隔ge離li轉zhuan換huan,然ran後hou再zai進jin行xing解jie調tiao變bian換huan回hui隔ge離li前qian原yuan信xin號hao或huo不bu同tong信xin號hao,同tong時shi對dui隔ge離li後hou信xin號hao的de供gong電dian電dian源yuan進jin行xing隔ge離li處chu理li。保bao證zheng變bian換huan後hou的de信xin號hao、電源、地之間絕對獨立。

  7.信號隔離器功能是什麼?

  一:保護下級的控製回路。

  二:消弱環境噪聲對測試電路的影響。

  三:抑製公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈衝對設備的幹擾;同時對下級設備具有限壓、額流的功能是變送器、儀表、變頻器、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實防護。標準係列導軌結構,易於安裝,可有效的隔離:輸入、輸出和電源及大地之間的電位。能夠克服變頻器噪聲及各種高低頻脈動幹擾。

  8.現在市場有那麼多品牌的隔離器,價格參差不齊,該怎麼選擇呢?

  隔離器位於二個係統通道之間,所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能,同時要使隔離器輸入輸出模式(電壓型、電流型、環路供電型等)適應前後端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強度﹑總線通訊功能等許多重要參數涉及產品性能,例如:噪音與精度有關、功耗熱量與可靠性有關,這些需要使用者慎選。總之,適用、可靠、產品性價比是選擇隔離器的主要原則。


 

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