PLC的抗干扰措施.doc

提高PLC控制系统可靠性措施 摘要：介绍了为提高PLC控制系统的可靠性，在电源、输入输出设备、接地、软件、冗余等方面的措施。 关键词：PLC；抗干扰；冗余 PLC是专门为工业环境设计的控制设备，一般不需要采取什么特殊的措施，就可以直接在工业环境中使用。但是，如果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，都不能保证PLC的正常运行。干扰可能使PLC接收到错误的信号，产生误动作，或使PLC内部的数据丢失，甚至会使系统失控。因此，在系统设计时，应采取相应的可靠性措施，以消除或减小干扰的影响，保证系统的正常运行。 1、外部干扰的来源 外部干扰主要来自以下几个方面： 1）控制系统供电电源的波动，以及电源电压中产生的高次谐波； 2）邻近的大容量电气设备，启动和关机时的电磁感应； 3）其它设备或空中的强电场，通过分布电容的耦合，窜入到控制系统内部。 干扰的形式多种多样，但都是通过传导和辐射，这两种方式进入到控制系统，而对系统产生干扰的。因此消除干扰的主要方法是，阻断干扰进入的途径，和提高PLC自身的抗干扰能力。 2、对电源的处理 电源是干扰进入PLC的主要途径之一，电源干扰主要是供电线路的阻抗耦合产生的，各种大功率用电设备是主要的干扰源。因此，有必要对PLC采用单独的供电回路，以避免其它设备的启停，对PLC的干扰。如PLC的电源可以取自照明线路，因为照明线路上的干扰比动力线上的要小的多。 在干扰较强或对可靠性要求很高的场合，可以在PLC的交流电源输入端，加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器（如图1），隔离变压器可以抑制从电源线窜入的外来干扰，提高抗高频干扰能力，屏蔽层应可靠地接地。 低通滤波器，可以吸收掉电源中的幅度大的脉动干扰。图中的L1和L2用来抑制高频差模电压，L3和L4是用来消除50HZ工频电流产生的共模干扰磁场。C1和C2用来滤除共模干扰电压，C3用来滤除差模干扰电压。R是压敏电阻，其击穿电压，略高于电源正常工作时的最高电压，干扰电压被压敏电阻钳位，后者的端电压等于其击穿电压。 高频干扰信号不是通过变压器的绕组耦合，而是通过初级、次级之间的分布电容传递的。在初级、次级绕组之间加绕屏蔽层，并将它和铁芯一起接地，可以减少绕组间的分布电容，提高抗高频干扰的能力。 3、对感性负载的处理 感性负载具有储能的作用，当控制触点断开时，应在它们两端并联，续流二极管（对于直流电路见图2）或阻容电路（对于交流电路），以抑制电路断开时产生的电弧对PLC的影响。电阻可以取51～120Ω，电容可以取0.1～0.47μF，电容的额定电压，应大于电源峰值电压。续流二极管，可以选额定电流为1A的管子，其额定电压应大于电源电压的3倍，续流二极管或阻容电路，可以并联在触点的两端。另外，为了减少电动机和电力变压器，投切时产生的干扰，可在电源相间，设置浪涌电流吸收器。 当接近开关、光电开关这一类两线式传感器的漏电流较大时，可能出现错误的输入信号，可以在PLC的输入端并联旁路电阻，以减小输入电阻。 4、PLC的接地 良好的接地是PLC安全可靠运行的重要条件。PLC与其它设备应分别使用自己的接地方式（图3.a）也可采用公共接地方式（图3.b）。但是禁止使用（图5.c）所示的接地方式，因为这种接地方式各设备之间会产生电位差。 5、用户程序的保护 PLC的用户程序，大多都放在用锂电池做后备电源的RAM中。一般情况下，这种存储方式是可靠的。在强烈干扰的环境中，RAM中的用户程序也有可能遭到破坏。对于可靠性要求特别高的系统，可以在用户程序调试好以后，将它写入具有掉电保护功能的EPROM和EEPROM中，防止被干扰。 6、抗干扰的软件措施 有些情况下，只采用硬件措施不能完全消除干扰的影响，必须用软件措施加以配合。可采用如下的软件措施： 1）对于开关量输入，可以采用软件延时20ms,对于同一信号作两次或两次以上读入操作，结果一致才确认输入有效。 2）某些干扰是可以预知的，如PLC的输出命令使执行机构动作，常常伴随产生火花或电弧等干扰信号，它们产生的干扰信号可能使PLC接受错误的信息。在容易产生这些干扰的时间内，可用软件封锁PLC的输入信号，在干扰易发期过后，在取消封锁。 7、冗余系统 在某些领域的过程生产系统中，要求对控制装置有极高的可靠性。如果控制系统出现故障，由此引起的停产或设备的损坏，将造成极大的经济损失。仅仅通过提高系统的硬件可靠性，不能满足生产的要求。而采取冗余系统或热备用系统，能够有效地解决上述问题。 在冗余系统中，整个PLC控制系统，由两套完全相同的硬件组成，是否使用备用的I/O系统，取决于系统对可靠性的要求。两块CPU使用相同的用户程序并行工作；其中一块是主CPU，另一块是备用CP