特別環(huán)境PLC的抗干擾問(wèn)題分析 - 加工中心
特別環(huán)境PLC的抗干擾問(wèn)題分析 工控摘要：近年來(lái),，PLC控制技術(shù)在生產(chǎn)中得到了越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。但由于現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境一般比較惡劣,，如水泥廠中有許多大功率的交,、直流電動(dòng)機(jī)，在啟動(dòng)和停止的過(guò)程中使電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大,，同時(shí)在環(huán)境中產(chǎn)生大量的電磁干擾,，PLC在這樣的供電網(wǎng)絡(luò)和使用環(huán)境中,，其工作穩(wěn)定性受到影響。因此,，如何解決PLC在實(shí)際應(yīng)用中的抗干擾問(wèn)題,，使其不受外界環(huán)境的干擾而穩(wěn)定工作，從而保證生產(chǎn)線的正常運(yùn)行,，是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題,。 一般而言,，在有用信號(hào)上疊加并產(chǎn)生的畸變信號(hào)即為干擾信號(hào),。干擾又有內(nèi)部干擾和外部干擾之分。內(nèi)部干擾即為柜內(nèi)元器件在工作中產(chǎn)生的干擾,，如PLC本身的抗干擾性能,，斷路器及交流接觸器在通斷時(shí)產(chǎn)生的飛弧，小型繼電器頻繁的動(dòng)作等都對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行有一定的影響,。這屬于器件選型,、PLC接口設(shè)計(jì)、柜內(nèi)合理布線應(yīng)考慮的問(wèn)題,。外部干擾是指在生產(chǎn)環(huán)境中通過(guò)空間輻射和感應(yīng),，由電源線、控制線,、信號(hào)線及地線導(dǎo)入的雜散信號(hào)對(duì)有用信號(hào)的干擾,。如大的動(dòng)力設(shè)備和起動(dòng)裝置在工作過(guò)程中產(chǎn)生的尖峰電流對(duì)電網(wǎng)電壓的影響。同時(shí)電流改變產(chǎn)生磁場(chǎng),，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射,，磁場(chǎng)改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波等都會(huì)影響系統(tǒng)可靠地運(yùn)行,。本文將對(duì)幾種主要的干擾問(wèn)題及措施進(jìn)行探討,。 1,、強(qiáng)電干擾 現(xiàn)場(chǎng)引起的干擾情況比較復(fù)雜,，原因很多，要解決干擾問(wèn)題,，首先要找出引起干擾的原因,，然后針對(duì)問(wèn)題加以解決。有些干擾可以在事后想辦法解決,，而有些干擾必須事前周密考慮加以實(shí)施,，否則事后解決就會(huì)非常麻煩。如儀表信號(hào)、PLC控制信號(hào)都為弱電,，易受強(qiáng)電干擾,。所以在柜外布線時(shí)要嚴(yán)格按要求施工，在采用電纜溝,、電纜橋架,、穿管等敷設(shè)方式時(shí)，將通訊線,、信號(hào)線,、控制線等弱電信號(hào)遠(yuǎn)離強(qiáng)電，其間距最好要大于20cm,。電纜溝采用多層敷設(shè)時(shí),，要將弱電電纜敷設(shè)在強(qiáng)電電纜的下方。否則由于布線錯(cuò)誤導(dǎo)致干擾,，在現(xiàn)場(chǎng)重新布線會(huì)存在很大困難,，有時(shí)侯條件根本就不允許?！ ?,、柜內(nèi)干擾 在設(shè)計(jì)與元器件選型時(shí)就要充分考慮可能存在的干擾問(wèn)題。如采用對(duì)電網(wǎng)沖擊小的啟動(dòng)方式,，選用滅弧性能好的斷路器及接觸器,，使起動(dòng)裝置分?jǐn)嗄芰?qiáng)、滅弧快,、飛弧距離小,?！ LC不能和高壓電器安裝在同一個(gè)控制柜內(nèi),。在低壓柜內(nèi)PLC的安裝應(yīng)遠(yuǎn)離大功率器件，在柜內(nèi)走線時(shí),，最好將PLC的I/O線,、信號(hào)線與動(dòng)力線分開(kāi)走線。如必須在同一線槽內(nèi),，應(yīng)分開(kāi)捆扎交流線,、直流線。若走線混亂,，會(huì)引起設(shè)備的誤動(dòng)作,，給檢查帶來(lái)相當(dāng)大的麻煩。所以在控制柜設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮這種情況,，只有器件擺放合理,，走線清晰，才能******限度的減少各種干擾,?！ LC的輸出采用小型中間繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)外部開(kāi)關(guān)量的隔離,。如果受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，輸入信號(hào)線不能與強(qiáng)電電纜有效隔離,，可以用小型繼電器的觸點(diǎn)來(lái)隔離輸入端的開(kāi)關(guān)量信號(hào),。控制柜內(nèi)有很多信號(hào)線,，不同的信號(hào)線最好不用同一個(gè)插接件轉(zhuǎn)接,，以減少相互干擾。與PLC安裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載,，如交流接觸器,、小型繼電器的線圈，應(yīng)在其兩端并接阻容吸收器（RC）消弧電路,。使柜內(nèi)干擾減少到最低程度,。 3,、信號(hào)線的抗干擾 信號(hào)線承擔(dān)著PLC與上位機(jī)信息交換,、數(shù)據(jù)采集的傳輸任務(wù)。因此,，傳輸質(zhì)量的好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性,、可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)信號(hào)線的干擾主要是來(lái)自空間的電磁輻射,，有共模干擾和差模干擾兩種： 3.1共模干擾 共模干擾是指信號(hào)線上共有的干擾信號(hào),，一般是由控制系統(tǒng)的接地端與被測(cè)信號(hào)的接地端存在一定的電位差引起的。這種干擾在兩條信號(hào)線上的周期,、頻率等基本相同,，應(yīng)采取如下措施來(lái)消除或抑制干擾： （1）采用雙差分輸入的差動(dòng)放大器,，這種放大器具有很高的共模抑制比; ?。?）輸入線采用絞合線，因絞合線能降低共模干擾,，其感應(yīng)互相抵消; ?。?）采用光電隔離的方法，可以消除共模干擾; ?。?）采用屏蔽線對(duì)信號(hào)隔離,，并單邊接地; （5）對(duì)于距離較遠(yuǎn)傳輸?shù)男盘?hào),，要注意阻抗匹配問(wèn)題,，以避免信號(hào)失真。 3.2差模干擾 差模干擾是指疊加在測(cè)量信號(hào)線上的干擾信號(hào),，其來(lái)源一般是耦合引起的干擾,。這種干擾大多是頻率較高的交變信號(hào)，抑制干擾的方法有： ?。?）選用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器,，因?yàn)檫@種積分器的工作特點(diǎn)具有一定的消除高頻干擾的作用; （2）在輸入回路加裝RC濾波器或雙T濾波器,，以消除高次諧波; ?。?）盡量將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)再傳輸?！ ×硗?，正確、良好的接地,，可以將混入電源和I/O電路的干擾信號(hào)引入大地,，消除或減少干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，這是安全保護(hù)和抑制噪聲的重要手段,，對(duì)提高系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性尤為重要,。為了盡量減少電磁噪聲產(chǎn)生的干擾，在電源回路和控制回路分別設(shè)置接地極,。所有接地線不可形成接地回路,，屏蔽層、數(shù)字信號(hào)地可以接于控制回路接地極,，為防止形成回路,，屏蔽層應(yīng)單端接地?？刂破鞯慕拥鼐€與電源線,、動(dòng)力線要分開(kāi)，嚴(yán)禁與其他設(shè)備串聯(lián)接地,?！ ?、變頻器的干擾 變頻器在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)造成干擾,，使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變，從而影響了電網(wǎng)的供電質(zhì)量,，同時(shí)變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾,，影響周邊設(shè)備的正常運(yùn)行，特別是對(duì)PLC控制系統(tǒng)影響較大,。對(duì)于變頻器產(chǎn)生的干擾處理起來(lái)比較麻煩,，一般有以下幾種： 4.1合理布線 安裝時(shí)要將變頻器散熱器、電源中性線、變頻器外殼和中性端,、電機(jī)外殼和Y型接法中性端要可靠的接于電源回路接地極上,，并避免形成“地環(huán)路”。變頻器的接地電阻越小越好,，接地導(dǎo)線截面積應(yīng)大于4mm2,，長(zhǎng)度最好控制在20m以內(nèi)。并注意控制器的接地線與電源線,、動(dòng)力線分開(kāi),，為防止對(duì)信號(hào)的干擾，通訊管路最好采用全程金屬管或金屬軟管,?！ ?.2加隔離變壓器 主要是針對(duì)來(lái)自電源的傳導(dǎo)干擾，這樣做可以將大部分傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前,。同時(shí)對(duì)電源電壓還兼有變換的作用,。 4.3凈化輸入電源 一般情況下,，水泥廠的大型電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成電網(wǎng)電壓的下降,，而在停機(jī)時(shí)由于大電感的作用，又會(huì)使電網(wǎng)電壓突升,，因而對(duì)PLC系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響,。可通過(guò)加交流穩(wěn)壓電源或采用獨(dú)立的電源（即從低壓配電室母線上直接取電源）來(lái)解決,，以消除因電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)造成的干擾,。 4.4使用濾波器 濾波器分有源和無(wú)源兩種,，一般采用無(wú)源濾波即會(huì)產(chǎn)生較好效果,。這些濾波器有較強(qiáng)的抗干擾能力，其抑制了電壓的快速變化,，而且還降低了漏電流和高頻輻射,，同時(shí)還能防止將設(shè)備本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能,?！ ?.5使用電抗器 在斷路器與變頻器之間增加交流電抗器，用于改善輸入功率因數(shù),，降低高次諧波及抑制電源浪涌;在變頻器上P1,、P+端接直流電抗器，用于改善功率因數(shù),，抑制尖峰電流;在變頻器到電動(dòng)機(jī)之間增加輸出交流電抗器,，用于抑制變頻器的發(fā)射干擾和感應(yīng)干擾,，抑制電動(dòng)機(jī)電壓的振動(dòng)?！ 〗Y(jié)束語(yǔ) 由于現(xiàn)場(chǎng)干擾情況錯(cuò)綜復(fù)雜,，干擾源五花八門(mén)。但只要我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì),、元器件選型,、現(xiàn)場(chǎng)施工、設(shè)備調(diào)試等工作中周密考慮,、認(rèn)真對(duì)待,，并采取相應(yīng)的抗干擾措施，就能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)干擾降到最低限度,，使PLC控制系統(tǒng)安全,、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行,。本信息由滕州海特機(jī)床提供,，海特公司主要生產(chǎn)：加工中心,精工機(jī)床,立式加工中心,臥式加工中心,龍門(mén)加工中心,龍門(mén)洗床等精工機(jī)床設(shè)備。www.twjgzx.com