《電子技術(shù)應(yīng)用》
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淺析PLC系統(tǒng)抗干擾的問題
摘要: 在plc控制系統(tǒng)中,干擾問題十分復(fù)雜,,在抗干擾設(shè)計(jì)中必須考慮各方面的因素,具體問題具體分析,,對癥下藥,合理有效地抑制抗干擾,,才能保證plc控制系統(tǒng)正常工作,。
關(guān)鍵詞: EMC|EMI PLC 抗干擾 電磁干擾
Abstract:
Key words :

1  引言 
                   
  隨著plc" title="plc">plc技術(shù)的不斷成熟,基于plc的控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制,。因此,,plc控制系統(tǒng)的可靠性將直接影響企業(yè)的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益,而系統(tǒng)的抗干擾" title="抗干擾">抗干擾能力則是保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要指標(biāo)之一,。在濟(jì)鋼中厚板廠加熱爐區(qū)域使用的plc一部分安裝在控制室,,一部分是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場。安裝在現(xiàn)場的plc則處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中,。要提高plc控制系統(tǒng)可靠性,,我們一方面要求plc生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力;另一方面,,我們在工程設(shè)計(jì),、安裝施工和使用維護(hù)中引起了高度重視,多方配合才能完善解決問題,,有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能,。
           
2  plc系統(tǒng)干擾源
           
  2.1 來自電源的干擾
                   
  加熱爐plc系統(tǒng)的供電電源由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,,它將受到所有空間電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路,。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化,如開關(guān)操作浪涌,、大型電力設(shè)備起停,、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等,,都通過輸電線路傳到電源原邊,。雖然plc電源采用隔離電源,但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想,。實(shí)際上,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[1],。如濟(jì)鋼二號蓄熱式加熱爐在調(diào)試初期,,cpu模塊上的led“intf”、led“extf”經(jīng)常報(bào)紅,,使整個(gè)plc系統(tǒng)無法正常運(yùn)行,,我們自plc程序到i/o模板逐一排查,未查出問題,,但將plc重啟后故障消除,。如此重復(fù)數(shù)次后,我們懷疑是電源引入的干擾造成plc控制系統(tǒng)故障,,所以我們改用在線式不間斷供電電源(ups)為plc供電,,ups具有較強(qiáng)的干擾隔離性能,是一種plc控制系統(tǒng)的理想電源,。經(jīng)改造后,,plc不再頻繁報(bào)故障,只是隔一段時(shí)間,,偶爾報(bào)一次故障,。

  2.2 來自信號線的干擾
                   
  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息之外,,總會有外部干擾信號侵入,。此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾,這往往被忽視,;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,這是很嚴(yán)重的,。如濟(jì)鋼中厚板廠二號蓄熱式加熱爐的自動(dòng)出鋼系統(tǒng),,由于出鋼機(jī)、爐門的電機(jī)電源線與控制回路的信號線的距離偏近,,出鋼機(jī)起停過程中產(chǎn)生電磁輻射,,控制回路的信號線受電磁輻射感應(yīng)的干擾,致使自動(dòng)出鋼系統(tǒng)時(shí)常在自動(dòng)出鋼時(shí)工作異常:出鋼機(jī)前進(jìn)過程中,,爐門突然下降,,使?fàn)t門與出鋼托桿相撞,將爐門撞壞,。后經(jīng)改造,,使控制回路的信號線遠(yuǎn)離強(qiáng)電電源,才得以控制,。
           
  2.3 來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾
                   
  接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一,。正確的接地,,既能抑制電磁干擾的影響,又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾,;而錯(cuò)誤的接地,,反而會引入嚴(yán)重的干擾信號,使plc系統(tǒng)將無法正常工作[2],。
                   
  plc控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地,、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等,。接地系統(tǒng)混亂對plc系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均,,不同接地點(diǎn)間存在地電位差,引起地環(huán)路電流,,影響系統(tǒng)正常工作,。如濟(jì)鋼中厚板廠蓄熱式加熱爐在大修施工期間,將plc系統(tǒng)的系統(tǒng)地,、屏蔽地,、保護(hù)地接到一起,造成整個(gè)爐子的控制系統(tǒng)極不穩(wěn)定,,如時(shí)常接收到誤信號(plc接收到引風(fēng)機(jī),、循環(huán)水泵、給水泵等掉電信號,,而實(shí)際上以上設(shè)備均正常運(yùn)行),,使?fàn)t子連鎖緊急停爐,嚴(yán)重威脅到生產(chǎn)的正常運(yùn)行,。后將plc系統(tǒng)的系統(tǒng)地,、屏蔽地、保護(hù)地獨(dú)立接地,,才避免了此類事故的發(fā)生,。
           
3  plc系統(tǒng)抗干擾措施
           
  3.1 優(yōu)質(zhì)電源抑制電網(wǎng)干擾
                   
  在plc控制系統(tǒng)中,電源占有極重要的地位,。電網(wǎng)干擾串入plc控制系統(tǒng)主要通過plc系統(tǒng)的供電電源(如cpu 電源,、i/o電源等)、變送器供電電源和與plc系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的?,F(xiàn)在,,我們一般都采用隔離性能較好電源。另外,,為保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷,,我們采用在線式不間斷供電電源(ups)為plc供電,提高供電的安全可靠性,。并且ups還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能,,是一種plc控制系統(tǒng)的理想電源[3],。

  3.2 電纜選擇的敖設(shè)
                   
  為了減少動(dòng)力電纜輻射電磁干擾,我們將profibus電纜(連接控制室plc與現(xiàn)場plc)遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜,,動(dòng)力電纜走地下電纜溝,,profibus電纜走架空線路。而對于其它信號電纜,,不同類型的信號分別由不同電纜傳輸,信號電纜應(yīng)按傳輸信號種類分層敖設(shè),,避免同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號,,避免信號線與動(dòng)力電纜靠近平行敖設(shè),以減少電磁干擾[4],。

  3.3 正確選擇接地點(diǎn)完善接地系統(tǒng)
                   
  接地的目的通常有兩個(gè),,其一為了安全,其二是為了抑制干擾,。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,。
                   
  信號源接地時(shí),屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地,;不接地時(shí),,應(yīng)在plc側(cè)接地;信號線中間有接頭時(shí),,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;多個(gè)測點(diǎn)信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時(shí),,各屏蔽層應(yīng)相互連接好,,并經(jīng)絕緣處理。選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)[5],。

  而對于profibus電纜,,由于干擾電流和電磁干擾是通過profibus電纜的屏蔽泄放到地的。因此,,屏蔽到地的低阻抗十分重要,。電纜屏蔽通常是兩端接地。特別在高頻干擾情況下,,用這種方法可以很好的抑制干擾,。在大范圍分散系統(tǒng)的各個(gè)總線之間存在電位差且不能實(shí)現(xiàn)等電位屏蔽接地時(shí),就在一端將電纜屏蔽接地以避免在profibus電纜屏蔽中產(chǎn)生等電位屏蔽接地電流,。因?yàn)樵陔娎|屏蔽中有電纜均衡電流流過,,會大大的降低屏蔽的效率。
           
4 結(jié)束語
                   
  在plc控制系統(tǒng)中,,干擾問題十分復(fù)雜,,在抗干擾設(shè)計(jì)中必須考慮各方面的因素,,具體問題具體分析,對癥下藥,,合理有效地抑制抗干擾,,才能保證plc控制系統(tǒng)正常工作。

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