PLC控制系统的干扰源分析与预防.docx

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PLC控制系统的干扰源分析与预防 由PLC构成的控制系统大多处在强电设备和线路所形成的恶劣电磁环境中,干扰信号往往会给系统造成误差,使得系统的性能指标下降,甚至使系统发生误动和故障,因此其抗干扰能力是系统稳定运行的关键。为了使控制器稳定的工作,提高控制系统运行的可靠性,需要在产品选型、设备安装、线路敷设特别是在工程设计中必须予以高度重视, 严格遵照有关标准规定执行,并采取必要的抗干扰措施。 1、干扰源分析 工业现场对PLC控制系统的干扰主要有以下来源: (1)空间的电磁辐射。来自强电线路、强电开关设备、变压、整流、换流、变频设备、雷电等产生的空间电磁场,其辐射产生的影响主要在体现两个方面:①辐射PLC内部电路,由电 路感应产生干扰;②辐射控制系统信号线路及通信网络,由线路感应产生干扰。此类干扰与线路敷设、设备位置、控制系统所处的场强特别是频率密切相关。 (2)电源。控制系统电源引自供配电系统网络,除了受到各种空间电磁干扰而在电源线路上产生感应电压外, 影响最大的是电网内部设备及其状态变化,如大型设备起停、开关操作浪涌、交直流传动装置中SCR、GTO、IGBT等电力半导体器件引起的谐波等,都将通过输电线路传到PLC电源输入端,对PLC产生干扰。 (3)信号线引入。由信号传输侵入的干扰信号主要有三类:①通过变送器和信号仪表的配电电源引入;②受空间电磁辐射感应。这类干扰会引起输入信号异常, 大大降低测量精度,严重时将引起I/O器件损坏以及系统不能正常运行;③由于现场强烈振动或接线不牢靠使PLC输入触点发生抖动从而产生错误的输入信号。 (4)接地系统混乱。PLC控制系统的正确接地,可以削弱电磁干扰对系统的影响,如接地不当,将会增强干扰信号的引入,导致控制系统无法正常工作。PLC控制系统的接地包括工作地、屏蔽地、信号地、防雷地、静电地和保护地等,若工作地与其它接地处理不妥, 所产生的地环流就可能在地线上产生电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。 (5)PLC内部。由系统内电路及元件间的相互电磁辐射产生, 要选择在工业应用中具有较多成功实绩的PLC来组建控制系统。 2、抗干扰措施 通过设计优化配电系统,正确设置接地点、接地方式,并按规范要求配线、布线等,可有效提高系统的抗干扰能力。 2.1电源抗干扰 对于现场存在大容量设备(电动机)、非线性动力及供配电设备(电焊机、整流器、换流器、变频器、固态软启动器、电梯、变压器、开关柜)等,除控制系统中设备远离这些可能成为电磁干扰源的设备外,还需要采取以下措施: 2.1.1变压器隔离及屏蔽 为改善电源对控制系统侵入的干扰, 需采用带屏蔽层的隔离变压器配电,并将屏蔽层良好接地,同时二次绕组引线使用屏蔽双绞线。 2.1.2一次电源滤波 为进一步加强PLC电源的抗干扰性能, 可采用一次电源滤波器+隔离变压器配电。先把滤波器接入配电系统,再接变压器隔离,即先滤波后隔离。 2.1.3交流稳压 大容量设备起停等将导致电网电压波动, 为保证控制系统电源电压的稳定,在电源滤波前,应采用交流稳压。 2.1.4动力系统分离配电 控制器、I/O通道和其他设备分别由各自的隔离变压器配电,这样当I/O及其他设备故障不会影响控制器的电源,同时有助于抗电网干扰。 2.1.5变送器和仪表隔离配电 与PLC系统有电气联系的变送器和仪表的配电应选择隔离强度高的配电器,以减少对PLC系统的干扰。 2.2接地抗干扰 2.2.1控制系统与电源的接地处理 在PLC控制系统中,具有多种形式的“地”,对接地的处理有共地、浮地以及混合地三种方式。共地方式是将仪表及控制系统中的工作地(包括信号回路接地、屏蔽接地以及特殊要求的本质安全电路接地)、保护地(即机柜、箱、仪表盘等设备外壳或柜内设备外壳接地点)与电源接地点连在一起,整个系统以大地为电位参考点, 这是在实际应用中采用较多的一种方式。如大地电位变化较大,信号电路将受到共模干扰,且易转成差模干扰,此时适宜浮地方式。此方式是将控制系统中工作地与保护接地点连在一块, 但与电源接地点绝缘。但这种接 地,机壳积累的静电不能自行释放,操作不安全,可采用保护共地(即保护地与电源接地点连在一处)和工作浮地的方式。 2.2.2控制系统接地 为防止接地导体成为辐射天线, 其长度不应超过0.02λ(λ=v/f,λ 为电子设备的工作波长,v=3×108km/s,为电磁波的传播速度,f 为电子设备的工作频率)。接地导体长度小于0.02λ可采用单点接地,大于0.02λ 应采用多点接地。PLC的工作频率一般不高于100kHz,当其接地导体长度不超过60m(一般均不会超过),可采用单点接地,接地点应尽量靠近控制器,接地线采用专用地线,选型须满足有关规范要求并应尽量粗,同时要避开强电线路和防雷引下线。另外需要注意的是

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