常见的PLC控制系统抗干扰措施
,在实际设计中,应根据应用系统的具体特点和应用环境的具体条件,灵活地选择行之有效的可靠性设计技术和抗干扰措施,全面、合理地考虑系统的软件和硬件设计,从总体上提高系统的抗干扰能力和可靠性。
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,合理有效地抑制干扰,对有些干扰情况还需做具体分析。在实际开发过程中,应充分考虑到对PLC的各种不利因素,在硬件、软件的设计和安装中采取适当的保护措施,才能保证控制系统安全、可靠地运行。
要提高PLC控制系统的可靠性,针对干扰产生的原因,必须从设计阶段就采取相应的抑制措施,常见的措施有提高装置和系统的抗干扰能力、抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径等,基本的抗干扰措施如表1所示。
表1 常用的抗干扰措施
工程设计人员仅仅了解抗干扰的原则,掌握抗干扰的最基本措施还不够,许多情况下干扰源对系统的干扰不是那么明显,应综合考虑各方面的因素,在实践中不断总结。在实际的工程设计中通常采用的主要抗干扰措施有:
(1)选择抗干扰能力强的产品
在控制系统的设备选型阶段,考虑到各厂家PLC抗干扰性能的优劣,选型时就需选择有较高抗干扰能力的产品,其包括了电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC),尤其是抗外部干扰的能力,如采用浮地技术、隔离性能好的PLC。其次还应了解生产厂家给出的抗干扰指标,如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等。另外最好的方法是考察该型号PLC在类似工作环境中的使用情况。
(2)采用性能好的电源,抑制电网干扰
在PLC控制系统中,电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源(如CPU电源、I/O电源等)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入。PLC系统的供电电源一般都采用隔离性能较好的电源,变送器的电源及与PLC有直接电气连接的仪表的供电电源应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的产品,以减少对PLC系统的干扰。
此外,PLC电源要与整个供电系统的动力电源分开,一般在进入PLC系统时加屏蔽隔离变压器。屏蔽隔离变压器的次级侧至PLC系统间必须采用不小于2mm2的双绞线。屏蔽体一般位于一、二次侧两线圈之间并与大地连接,这样就可消除线圈间的直接耦合。另外,电源谐波比较严重时,可在隔离变压器前面加滤波器来消除电源的大部分谐波。必要时可在供电的电源线路上接入低通滤波器,以滤去高频干扰信号。滤波器应放在隔离变压器之前,即先滤波后隔离。分离供电系统,将控制器、I/O通道和其他设备的供电采用各自的隔离变压器分离开来,也有助于抗电网干扰。
(3)电缆的选择和敷设
PLC控制系统的线路中有电源线、输入/输出线、动力线和接地线,布线不当则会造成电磁感应和静电感应等干扰,因此必须按照特定的要求布线。动力电缆为高压大电流线路,PLC系统的配线靠近时会受到干扰,因此布线时要将PLC的输入/输出线与其他控制线分开,不要共用一条电缆。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线,而且后者应采用屏蔽线,并且将屏蔽层接地。数字传送线也要采用屏蔽线,并且要将屏蔽层接地。外部布线时应将控制电缆、动力电缆、输入/输出线分开且单独布线,相互之间一般应保持30cm以上的间距。当实际情况只能允许在同一线槽布线时,就用金属板把控制电缆、动力电缆、输入/输出线间隔开来并屏蔽,金属板还必须接地。隔离变压器二次侧的电源线要采用2mm2以上的铜芯聚氯乙烯绝缘双绞软线。经过这样处理的电源线、输入/输出线与动力线就可以减少外界磁场及相互之间的干扰。
(4)安装中的抗干扰措施
PLC控制系统所处的环境对其自身的抗干扰也有一定的关系,因此在安装时应注意以下几个方面。
①滤波器、隔离稳压器应设在PLC控制柜的电源进线口处,不让干扰进入控制柜内,或尽量缩短进线距离。
②PLC控制柜应尽可能远离高压柜、大动力设备和高频设备。
③PLC要尽可能远离继电器之类的电磁线圈和容易产生电弧的触点。
④PLC要远离发热的电气设备或其他热源,并放在通风良好的位置上。
⑤PLC的外部要有可靠的防水措施,以防止雨水进入,造成机器损坏。
(5)正确选择接地点,完善接地系统
接地的目的通常有两个,一是为了安全,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。
系统接地方式有浮地方式、直接接
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