特別環(huán)境PLC的抗干擾問題分析 - 加工中心
特別環(huán)境PLC的抗干擾問題分析 工控摘要：近年來,，PLC控制技術在生產(chǎn)中得到了越來越廣泛地應用,。但由于現(xiàn)場使用環(huán)境一般比較惡劣，如水泥廠中有許多大功率的交,、直流電動機,，在啟動和停止的過程中使電網(wǎng)電壓波動較大,，同時在環(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在實際應用中的抗干擾問題,，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)線的正常運行，是一個至關重要的問題,?！ ∫话愣?，在有用信號上疊加并產(chǎn)生的畸變信號即為干擾信號。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產(chǎn)生的飛弧,，小型繼電器頻繁的動作等都對系統(tǒng)運行有一定的影響,。這屬于器件選型、PLC接口設計,、柜內(nèi)合理布線應考慮的問題,。外部干擾是指在生產(chǎn)環(huán)境中通過空間輻射和感應，由電源線,、控制線,、信號線及地線導入的雜散信號對有用信號的干擾。如大的動力設備和起動裝置在工作過程中產(chǎn)生的尖峰電流對電網(wǎng)電壓的影響,。同時電流改變產(chǎn)生磁場,，對設備產(chǎn)生電磁輻射，磁場改變產(chǎn)生電流,，電磁高速產(chǎn)生電磁波等都會影響系統(tǒng)可靠地運行,。本文將對幾種主要的干擾問題及措施進行探討?！ ?,、強電干擾 現(xiàn)場引起的干擾情況比較復雜，原因很多,，要解決干擾問題,，首先要找出引起干擾的原因，然后針對問題加以解決,。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施，否則事后解決就會非常麻煩,。如儀表信號,、PLC控制信號都為弱電，易受強電干擾,。所以在柜外布線時要嚴格按要求施工,，在采用電纜溝、電纜橋架,、穿管等敷設方式時,，將通訊線、信號線、控制線等弱電信號遠離強電,，其間距最好要大于20cm,。電纜溝采用多層敷設時，要將弱電電纜敷設在強電電纜的下方,。否則由于布線錯誤導致干擾,，在現(xiàn)場重新布線會存在很大困難，有時侯條件根本就不允許,?！ ?、柜內(nèi)干擾 在設計與元器件選型時就要充分考慮可能存在的干擾問題,。如采用對電網(wǎng)沖擊小的啟動方式,，選用滅弧性能好的斷路器及接觸器，使起動裝置分斷能力強,、滅弧快,、飛弧距離小?！ LC不能和高壓電器安裝在同一個控制柜內(nèi),。在低壓柜內(nèi)PLC的安裝應遠離大功率器件，在柜內(nèi)走線時,，最好將PLC的I/O線,、信號線與動力線分開走線。如必須在同一線槽內(nèi),，應分開捆扎交流線,、直流線。若走線混亂,，會引起設備的誤動作,，給檢查帶來相當大的麻煩。所以在控制柜設計時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現(xiàn)對外部開關量的隔離。如果受現(xiàn)場條件限制,，輸入信號線不能與強電電纜有效隔離，可以用小型繼電器的觸點來隔離輸入端的開關量信號,?？刂乒駜?nèi)有很多信號線，不同的信號線最好不用同一個插接件轉(zhuǎn)接，以減少相互干擾,。與PLC安裝在同一個柜子內(nèi)的電感性負載,，如交流接觸器、小型繼電器的線圈,，應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?！ ?,、信號線的抗干擾 信號線承擔著PLC與上位機信息交換、數(shù)據(jù)采集的傳輸任務,。因此,，傳輸質(zhì)量的好壞直接影響到整個系統(tǒng)控制的準確性、可靠性和穩(wěn)定性,。對信號線的干擾主要是來自空間的電磁輻射,，有共模干擾和差模干擾兩種： 3.1共模干擾 共模干擾是指信號線上共有的干擾信號，一般是由控制系統(tǒng)的接地端與被測信號的接地端存在一定的電位差引起的,。這種干擾在兩條信號線上的周期,、頻率等基本相同，應采取如下措施來消除或抑制干擾： ?。?）采用雙差分輸入的差動放大器,，這種放大器具有很高的共模抑制比; （2）輸入線采用絞合線,，因絞合線能降低共模干擾,，其感應互相抵消; （3）采用光電隔離的方法,，可以消除共模干擾; ?。?）采用屏蔽線對信號隔離，并單邊接地; ?。?）對于距離較遠傳輸?shù)男盘?，要注意阻抗匹配問題，以避免信號失真,?！ ?.2差模干擾 差模干擾是指疊加在測量信號線上的干擾信號，其來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,，抑制干擾的方法有： （1）選用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器,，因為這種積分器的工作特點具有一定的消除高頻干擾的作用; ?。?）在輸入回路加裝RC濾波器或雙T濾波器，以消除高次諧波; （3）盡量將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號再傳輸,?！ ×硗猓_,、良好的接地,，可以將混入電源和I/O電路的干擾信號引入大地，消除或減少干擾對系統(tǒng)的影響,，這是安全保護和抑制噪聲的重要手段,，對提高系統(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)字信號地可以接于控制回路接地極,，為防止形成回路，屏蔽層應單端接地,?？刂破鞯慕拥鼐€與電源線、動力線要分開,，嚴禁與其他設備串聯(lián)接地,。 4,、變頻器的干擾 變頻器在啟動和運行過程中產(chǎn)生的諧波對電網(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,，同時變頻器的輸出會產(chǎn)生較強的電磁輻射干擾,，影響周邊設備的正常運行，特別是對PLC控制系統(tǒng)影響較大,。對于變頻器產(chǎn)生的干擾處理起來比較麻煩,，一般有以下幾種： 4.1合理布線 安裝時要將變頻器散熱器、電源中性線,、變頻器外殼和中性端,、電機外殼和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,，接地導線截面積應大于4mm2，長度最好控制在20m以內(nèi),。并注意控制器的接地線與電源線,、動力線分開,，為防止對信號的干擾,，通訊管路最好采用全程金屬管或金屬軟管,。 4.2加隔離變壓器 主要是針對來自電源的傳導干擾,，這樣做可以將大部分傳導干擾阻隔在隔離變壓器之前,。同時對電源電壓還兼有變換的作用?！ ?.3凈化輸入電源 一般情況下,，水泥廠的大型電機在啟動時會造成電網(wǎng)電壓的下降，而在停機時由于大電感的作用,，又會使電網(wǎng)電壓突升,，因而對PLC系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生不利影響?？赏ㄟ^加交流穩(wěn)壓電源或采用獨立的電源（即從低壓配電室母線上直接取電源）來解決,，以消除因電網(wǎng)電壓波動對系統(tǒng)造成的干擾?！ ?.4使用濾波器 濾波器分有源和無源兩種,，一般采用無源濾波即會產(chǎn)生較好效果。這些濾波器有較強的抗干擾能力,，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，同時還能防止將設備本身的干擾傳導給電源,，有些還兼有尖峰電壓吸收功能,。 4.5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;在變頻器到電動機之間增加輸出交流電抗器，用于抑制變頻器的發(fā)射干擾和感應干擾,，抑制電動機電壓的振動,。 結(jié)束語 由于現(xiàn)場干擾情況錯綜復雜,，干擾源五花八門,。但只要我們在系統(tǒng)設計、元器件選型,、現(xiàn)場施工,、設備調(diào)試等工作中周密考慮,、認真對待，并采取相應的抗干擾措施,，就能夠?qū)F(xiàn)場干擾降到最低限度,，使PLC控制系統(tǒng)安全、可靠,、穩(wěn)定的運行,。本信息由滕州海特機床提供，海特公司主要生產(chǎn)：加工中心,精工機床,立式加工中心,臥式加工中心,龍門加工中心,龍門洗床等精工機床設備,。www.twjgzx.com