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PLC控制系统的干扰与抗干扰措施

未知 2019-07-06 11:40

  随着科学技术的发展,PLC在工业控制中的应用越来越广泛,PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键,自动化系统中所使用的各种类型PLC,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中,要提高PLC控制系统可靠性,必须在工程设计,安装施工和使用维护中引起高度重视,有效提高抗干扰能力,对干扰的大体形成和抗干扰分四方面说明。

  一、电磁干扰源及对系统的干扰

  影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,如开关操作浪涌,大型设备的启停,交直流传动装置引起的谐波,电网短路引起暂态冲击,和空间的辐射电磁场(EMI)雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的干扰,这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源,即干扰源。 按噪声产生的原因不同,分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等;按噪声干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压迭加所形成,这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,直接叠加在信号上,影响测量与控制精度。

  二、接地系统混乱时的干扰

  主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将更大。此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路,若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱、程序跑飞或死机,模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。

  三、主要抗干扰措施

  ⑴ 采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,提高供电的安全可靠性,并且UPS还具有较强的干扰隔离性能,是一种PLC控制系统的理想电源。

  ⑵为了减少动力电缆辐射电磁干扰,尤其是变频装置馈电电缆,应采用铜铠装屏蔽电力电缆,降低动力线产生的电磁干扰。

  ⑶不同类型的信号分别由不同电缆传输,信号电缆应按传输信号种类分层敖设,严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敖设,以减少电磁干扰。

  四、正确选择接地点,完善接地系统

  接地的目的通常有两个,其一为了安全,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

  PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式,集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极,如果装置间距较大,应采用串联一点接地方式,用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点,然后将接地母线直接连接接地极,接地线采用截面大于22mm2的铜导线,总母线使用截面大于60mm2的铜排,接地极的接地电阻小于2,接地极最好埋在距建筑物10 ~ 15m远处,而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地,不接地时,应在PLC侧接地,信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地,多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好,并经绝缘处理,选择适当的接地处单点接点。 结束语:PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题,因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素,合理有效地抑制抗干扰,才能够使PLC控制系统正常工作。

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