PLC控制系統(tǒng)的抗干擾研究

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1、PLC控制系統(tǒng)的抗干擾研究PLC作為一種自動(dòng)化程度高、配置靈活的工業(yè)生產(chǎn)過程控制裝置，因?yàn)槠浔旧淼母呖煽啃?、允許在較為惡劣的環(huán)境下工作而在自動(dòng)控制領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。在PLC控制系統(tǒng)中，就PLC本身來說，其薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口，雖然它有與現(xiàn)場(chǎng)相當(dāng)可靠的隔離和端口之間的隔離以及端口輸入、輸出信號(hào)與總線信號(hào)之間的隔離，但由于PLC的應(yīng)用場(chǎng)合越來越廣，應(yīng)用環(huán)境越來越復(fù)雜，所受到的干擾也越來越多。如來自電源波形的畸變.現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所產(chǎn)生的電磁干擾、接地電阻的耦合、輸入元件觸點(diǎn)的抖動(dòng)等各種形式的干擾，都可能使系統(tǒng)不能正常工作。因此，研究PLC控制系統(tǒng)干擾信號(hào)的來源、

2、成因及抑制措施，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性具有重要作用o2影響PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾因素影響PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾因素很多，主要的有下面幾種：(1)電源波形畸變干擾：由于PLC控制系統(tǒng)本身或者電網(wǎng)其它設(shè)備采用SCR、GTO、IGBT等電力半導(dǎo)體器件，在工作時(shí)產(chǎn)生的高次諧波、噪聲、寄生振蕩等，引起電網(wǎng)電源波形畸變，通過電源線路對(duì)PLC產(chǎn)生的干擾。(2)電路耦合干擾：由于PLC接地點(diǎn)選擇不當(dāng)或接地不良，通過回路公共阻抗發(fā)生耦合而產(chǎn)生的電流干擾。(3)輸入元器件觸點(diǎn)的抖動(dòng)干擾：由于現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)烈振動(dòng)使PLC輸入元器件觸點(diǎn)發(fā)生抖動(dòng)(尤其是常閉觸點(diǎn)

3、)產(chǎn)生的誤信號(hào)所形成的干擾(4)電容性干擾：在干擾源與干擾對(duì)象(PLC)之間存在分布電容耦合所產(chǎn)生的干擾。(5)電感性干擾：干擾源中的交變磁場(chǎng)通過干擾對(duì)象(PLC)中的電感性元件耦合所產(chǎn)生的干擾。(6)波干擾：由空間電磁波(主要是雷達(dá)、電臺(tái)、移動(dòng)電話等)的電磁場(chǎng)、傳導(dǎo)波的傳導(dǎo)電流和傳導(dǎo)電壓所產(chǎn)生的干擾。3從硬件設(shè)計(jì)方面提高系統(tǒng)抗干擾能力在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，從硬件設(shè)計(jì)入手，通過合理配置供電電源、正確選擇接地點(diǎn)、接地方式和輸入輸出配線等措施，可有效提高系統(tǒng)的抗干擾能力。3.1供電電源由于PLC本身抗干擾的能力很強(qiáng)，通常只要將PLC電源與系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備分開

4、配線，對(duì)于從電源來的干擾，具有足夠強(qiáng)的抑制能力。但是，如果遇到特殊情況，電源干擾特別嚴(yán)重，可采用帶屏蔽層的隔離變壓器供電，甚至加接線路濾波器，以抑制從交直流電源侵入的常模和共模瞬變干擾，還可抑制PLC內(nèi)部開關(guān)電源向外輻射噪聲。在有較強(qiáng)干擾源的環(huán)境中使用PLC,或?qū)LC工作可靠性要求特別高時(shí)，應(yīng)將屏蔽層和PLC浮動(dòng)地端子接地。3.2接地在PLC控制系統(tǒng)中，具有多種形式的“地”，主要有:(1)信號(hào)地：是輸入端信號(hào)元件——傳感器的地。(3)屏蔽地:(2)交流地：交流供電電源的N線，通常它是產(chǎn)生噪聲的主要地方。般為防止靜電、磁場(chǎng)感應(yīng)而設(shè)置的外殼或金屬絲網(wǎng)，通

5、過專門的銅導(dǎo)線將其與地殼連接。(4)保護(hù)地：一般將機(jī)器設(shè)備外殼或設(shè)備內(nèi)獨(dú)立器件的外殼接地，用以保護(hù)人身安全和防護(hù)設(shè)備漏電。為了抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾，應(yīng)對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行良好的接地。一般情況下，接地方式與信號(hào)頻率有關(guān)，當(dāng)頻率低于1MHz時(shí)，可用一點(diǎn)接地；高于10MHz時(shí)，采用多點(diǎn)接地；在PlOMHz間采用哪種接地視實(shí)際情況而定。因此，PLC組成的控制系統(tǒng)常用一點(diǎn)接地，接地線截面積不能小于2血，接地電阻不能大于100Q,接地線最好是專用地線。若達(dá)不到這種要求，也可采用公共接地方式，禁止采用與其它設(shè)備串聯(lián)接地的方式。交流電源在傳輸時(shí)，在相當(dāng)一段間

6、隔的電源導(dǎo)線上，會(huì)有幾mV、甚至幾V的電壓，而低電平信號(hào)傳輸要求延路電平為零。為防止交流電對(duì)低電平信號(hào)的干擾，在直流信號(hào)的導(dǎo)線上要加隔離屏蔽；不允許信號(hào)源與交流電共用一根地線；各個(gè)接地點(diǎn)通過接地銅牌連接到一起。屏蔽地、保護(hù)地不能與電源地、信號(hào)地和其它地扭在一起，只能各自獨(dú)立的接到接地銅牌上。為減少信號(hào)的電容耦合噪聲，可采用多種屏蔽措施。對(duì)于電場(chǎng)屏蔽的分布電容問題，通過將屏蔽地接入大地可解決。對(duì)于純防磁的部位,例如強(qiáng)磁鐵、變壓器、大電機(jī)的磁場(chǎng)耦合，可采用高導(dǎo)磁材料作外罩，將外罩接人大地來屏蔽。3.3輸入、輸出配線(l)PLC電源線、I/O電源線、輸入信號(hào)

7、線、輸出信號(hào)線、交流線、直流線都應(yīng)盡量分開布線。開關(guān)量信號(hào)線與模擬量信號(hào)線也應(yīng)分開布線，且后者應(yīng)采用屏蔽線，并且將屏蔽層接地。數(shù)字傳輸線也要用屏蔽線，并且要將屏蔽層接地。由于雙絞線中電流方向相反，大小相等，可將感應(yīng)電流引起的噪聲互相抵消，故信號(hào)線多采用雙絞線或屏蔽線。(2)輸入、輸出信號(hào)的防錯(cuò)當(dāng)輸入信號(hào)源為晶體管，或是光電開關(guān)輸出類型時(shí)，在關(guān)斷時(shí)仍有較大的漏電流。而PLC的輸入繼電器靈敏度較高，如漏電流干擾超過一定值，就形成了誤信號(hào)。同樣，當(dāng)輸出元件為VTH(雙向晶閘管)或是晶體管輸出，而外部負(fù)載又很小時(shí)，會(huì)因?yàn)檫@類輸出元件在關(guān)斷時(shí)有較大的漏電流，引起

8、微小電流負(fù)載的誤動(dòng)，導(dǎo)致輸入與輸出信號(hào)的錯(cuò)誤，給設(shè)備和人身造成不良后果。解決辦法是在這類輸人、