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科普知識
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大型PLC可編程控制器

PLC控制系統的干擾與抗干擾措施

發布日期:2022-04-26 點擊率:56

    PLC控制系統的干擾將直接影響測量與控制精度,干擾嚴重導致失真與誤動作,提高抗干擾能力,能有效的提高PLC控制系統的安全運行。關鍵詞:干擾源接地干擾措施正確接地隨著科學技術的發展,PLC在工業控制中的應用越來越廣泛,PLC控制系統的可靠性直接影響到工業企業的安全生產和經濟運行,系統的抗干擾能力是關系到整個系統可靠運行的關鍵,自動化系統中所使用的各種類型PLC,有的是集中安裝在控制室,有的是安裝在生產現場和各電機設備上,它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環境中,要提高PLC控制系統可靠性,必須在工程設計,安裝施工和使用維護中引起高度重視,有效提高抗干擾能力,對干擾的大體形成和抗干擾分四方面說明。

    一、電磁干擾源及對系統的干擾影響PLC控制系統的干擾源與一般影響工業控制設備的干擾源一樣,大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位,如開關操作浪涌,大型設備的啟停,交直流傳動裝置引起的諧波,電網短路引起暫態沖擊,和空間的輻射電磁場(EMI)雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的干擾,這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源,即干擾源。按噪聲產生的原因不同,分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等;按噪聲干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差,主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向)電壓迭加所形成,這種共模干擾可為直流、亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓,主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓,直接疊加在信號上,影響測量與控制精度。

    二、接地系統混亂時的干擾主要是各個接地點電位分布不均,不同接地點間存在地電位差,引起地環路電流,影響系統正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地,如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地,就存在地電位差,有電流流過屏蔽層,當發生異常狀態如雷擊時,地線電流將更大。此外,屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環路,在變化磁場的作用下,屏蔽層內有會出現感應電流,通過屏蔽層與芯線之間的耦合,干擾信號回路,若系統地與其它接地處理混亂,所產生的地環流就可能在地線上產生不等電位分布,影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作,邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存貯,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。

    三、主要抗干擾措施⑴采用在線式不間斷供電電源(UPS)供電,提高供電的安全可靠性,并且UPS還具有較強的干擾隔離性能,是一種PLC控制系統的理想電源。⑵為了減少動力電纜輻射電磁干擾,尤其是變頻裝置饋電電纜,應采用銅鎧裝屏蔽電力電纜,降低動力線產生的電磁干擾。⑶不同類型的信號分別由不同電纜傳輸,信號電纜應按傳輸信號種類分層敖設,嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號,避免信號線與動力電纜靠近平行敖設,以減少電磁干擾。

    四、正確選擇接地點,完善接地系統 

    接地的目的通常有兩個,其一為了安全,其二是為了抑制干擾。完善的接地系統是PLC控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。 

    PLC控制系統接地線采用一點接地和串聯一點接地方式,集中布置的PLC系統適于并聯一點接地方式,各裝置的柜體中心接地點以單獨的接地線引向接地極,如果裝置間距較大,應采用串聯一點接地方式,用一根大截面銅母線(或絕緣電纜)連接各裝置的柜體中心接地點,然后將接地母線直接連接接地極,接地線采用截面大于22mm2的銅導線,總母線使用截面大于60mm2的銅排,接地極的接地電阻小于2Ω,接地極最好埋在距建筑物10~15m遠處,而且PLC系統接地點必須與強電設備接地點相距10m以上。信號源接地時,屏蔽層應在信號側接地,不接地時,應在PLC側接地,信號線中間有接頭時,屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理,一定要避免多點接地,多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時,各屏蔽層應相互連接好,并經絕緣處理,選擇適當的接地處單點接點。結束語:PLC控制系統中的干擾是一個十分復雜的問題,因此在抗干擾設計中應綜合考慮各方面的因素,合理有效地抑制抗干擾,才能夠使PLC控制系統正常工作。

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