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作為一種自動化程度高、配置靈活的工業(yè)生產過程控制裝置，因為其本身的高可靠性、允許在較為惡劣的環(huán)境下工作而在自動控制領域中得到廣泛應用。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)場相當可靠的隔離和端口之間的隔離以及端口輸入、輸出信號與總線信號之間的隔離，但由于PLC的應用場合越來越廣，應用環(huán)境越來越復雜，所受到的干擾也越來越多。如來自電源波形的畸變.現(xiàn)場設備所產生的電磁干擾、接地電阻的耦合、輸入元件觸點的抖動等各種形式的干擾，都可能使系統(tǒng)不能正常工作。因此，研究PLC控制系統(tǒng)干擾信號的來源、

2、成因及抑制措施，對于提高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)本身或者電網其它設備采用SCR、GTO、IGBT等電力半導體器件，在工作時產生的高次諧波、噪聲、寄生振蕩等，引起電網電源波形畸變，通過電源線路對PLC產生的干擾。(2)電路耦合干擾：由于PLC接地點選擇不當或接地不良，通過回路公共阻抗發(fā)生耦合而產生的電流干擾。(3)輸入元器件觸點的抖動干擾：由于現(xiàn)場強烈振動使PLC輸入元器件觸點發(fā)生抖動(尤其是常閉觸點

3、)產生的誤信號所形成的干擾(4)電容性干擾：在干擾源與干擾對象(PLC)之間存在分布電容耦合所產生的干擾。(5)電感性干擾：干擾源中的交變磁場通過干擾對象(PLC)中的電感性元件耦合所產生的干擾。(6)波干擾：由空間電磁波(主要是雷達、電臺、移動電話等)的電磁場、傳導波的傳導電流和傳導電壓所產生的干擾。3從硬件設計方面提高系統(tǒng)抗干擾能力在設計PLC控制系統(tǒng)時，從硬件設計入手，通過合理配置供電電源、正確選擇接地點、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，通常只要將PLC電源與系統(tǒng)動力設備分開

4、配線，對于從電源來的干擾，具有足夠強的抑制能力。但是，如果遇到特殊情況，電源干擾特別嚴重，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內部開關電源向外輻射噪聲。在有較強干擾源的環(huán)境中使用PLC,或對PLC工作可靠性要求特別高時，應將屏蔽層和PLC浮動地端子接地。3.2接地在PLC控制系統(tǒng)中，具有多種形式的“地”，主要有:(1)信號地：是輸入端信號元件——傳感器的地。(3)屏蔽地:(2)交流地：交流供電電源的N線，通常它是產生噪聲的主要地方。般為防止靜電、磁場感應而設置的外殼或金屬絲網，通

5、過專門的銅導線將其與地殼連接。(4)保護地：一般將機器設備外殼或設備內獨立器件的外殼接地，用以保護人身安全和防護設備漏電。為了抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾，應對PLC系統(tǒng)進行良好的接地。一般情況下，接地方式與信號頻率有關，當頻率低于1MHz時，可用一點接地；高于10MHz時，采用多點接地；在PlOMHz間采用哪種接地視實際情況而定。因此，PLC組成的控制系統(tǒng)常用一點接地，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。若達不到這種要求，也可采用公共接地方式，禁止采用與其它設備串聯(lián)接地的方式。交流電源在傳輸時，在相當一段間

6、隔的電源導線上，會有幾mV、甚至幾V的電壓，而低電平信號傳輸要求延路電平為零。為防止交流電對低電平信號的干擾，在直流信號的導線上要加隔離屏蔽；不允許信號源與交流電共用一根地線；各個接地點通過接地銅牌連接到一起。屏蔽地、保護地不能與電源地、信號地和其它地扭在一起，只能各自獨立的接到接地銅牌上。為減少信號的電容耦合噪聲，可采用多種屏蔽措施。對于電場屏蔽的分布電容問題，通過將屏蔽地接入大地可解決。對于純防磁的部位,例如強磁鐵、變壓器、大電機的磁場耦合，可采用高導磁材料作外罩，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

7、線、輸出信號線、交流線、直流線都應盡量分開布線。開關量信號線與模擬量信號線也應分開布線，且后者應采用屏蔽線，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，可將感應電流引起的噪聲互相抵消，故信號線多采用雙絞線或屏蔽線。(2)輸入、輸出信號的防錯當輸入信號源為晶體管，或是光電開關輸出類型時，在關斷時仍有較大的漏電流。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。同樣，當輸出元件為VTH(雙向晶閘管)或是晶體管輸出，而外部負載又很小時，會因為這類輸出元件在關斷時有較大的漏電流，引起

8、微小電流負載的誤動，導致輸入與輸出信號的錯誤，給設備和人身造成不良后果。解決辦法是在這類輸人、