浅谈如何提高PLC控制抗干扰能力

摘要：多数工程现场维护工程师常常需要面对PLC控制系统的抗干扰问题的问题,本文这一问题,通过研究PLC 控制系统干扰因素,对如何进一步提高PLC控制系统的抗干扰能力作出分析,以供广大同仁参考。

关键词：PLC 抗干扰能力 措施

所谓PLC（Programmable Logic Controller）,是可编程逻辑控制器。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

作为一种工程类计算机控制系统,PLC运用现场工况一般较为复杂,干扰源是随时存在并且常常随着设备的数量的增减、位置的变动而不断变化。PLC控制系统的抗干扰问题历来是大多数工程现场维护工程师常常需要面对的较为棘手的问题之一,这就需要我们的工作人员认真查找干扰产生的源头,以便采取有针对性的抗干扰措施,以便PLC抗干扰问题的妥善解决。

1、PLC控制系统干扰因素

影响PLC控制系统的因素,大都出现在电流或电压剧烈变化的部位。工业现场的干扰通常是以脉冲电磁波的形式进入系统,主要渠道有以下三种:空间电磁辐射干扰、供电系统干扰、通过与控制系统相连的通道影响系统的外界干扰。

1.1 空间电磁辐射干扰

(1)由于PLC控制系统本身的IGBT等开关器件在工作时产生的高次谐波,以致于在输出线上形成较强的空间电磁辐射干扰,影响周围电器设备的正常工作。

另一方面是由雷达、电台、移动电话的电磁场,传导波的传导电流、电压所形成的干扰。

还有就是电感性干扰。电源的交变磁场通过控制系统中的电感性元件耦合而形成的干扰。

(2)电源及供电系统干扰。这是由于电源和传输线内阻的存在而产生的叠加干扰,系统运转时所用的电网会受到部分大电流冲击性负荷的影响。电网内部开关操作产生的浪涌电压一起,再加上电器交直流传动装置引起的谐波和电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边,使得电网上谐波含量较大,对PLC 系统造成较大干扰。噪声、寄生震荡等,引起电网电源波形畸变,通过电源线路对PLC产生的干扰。

2、防干扰措施

(1)硬件设备的选用。在挑选设备时,选具有抗干扰能力尤其是抗外部干扰能力较强的产品。若涉及欧美进口产品应注意:与这些地区采取的l10V低内阻电网不同的是,我国国内是220V高内阻电网,工作现场中的电磁类干扰要高出至少四倍以上,需要按我国的标准进行合理选择。

(2)软件设计方面。既然PLC内部有很多不同的软件,如可以设计一套故障检测程序。将其用于可分别检测时间和逻辑错误:一,时间故障检测。以PLC控制系统对于工作循环每步运行规定的时间为参数,在待检测的动作开始时,起动一个定时器,用以监测其工作状态。定时器的设定值,为该动作所需要的最大可能时间。若动作在规定时间内完成,发出一个完成信号,使定时器清零,表明监对象工作正常;否则,发出报警信号,停止正常工作循环程序。二,逻辑错误检测。在PLC控制系统正常工作时,所有输入、输出信号和中间记忆装置之间是存在确定的逻辑关系,其关系一旦异常,必定是由于控制系统出了故障。另外,设计人员还可以针对如继电器等其它环节设计一些特定程序,专门用于屏蔽错误信号的输入。

3、从系统外部进行屏蔽

(1)对外引线进行屏蔽,以防空间辐射电磁干扰;对外引线进行隔离、滤波。特别是远离动力电缆,分层布置,以防通过外引线引入传导电磁干扰;正确设计接地点和接地装置,完善接地系统。

(2)供电电源。如果PLC控制系统本身的抗干扰能力较强,只要做到将PLC电源与系统动力设备分开配线,就足以应付来自电源的干扰了。不过一旦电源干扰异常严重,就需要用带有屏蔽层的隔离式变压器供电,必要情况下还得加上接线路滤波器,来抑制从交直流电源侵入的常模和共模瞬变干扰,同时阻断内部开关电源向外部的噪声辐射。

(3)PLC控制系统接地独立布线。对PLC控制系统来说,接地除了为安全之外,就是为了抑制干扰。正确接地是PLC系统抗干扰的重要措施。为了防止附加在电源、输入及输出端的干扰,应该保证PLC控制系统的良好接地,其中如:根据信号频率高低采用一点或多点或其它相应接地方式;为防止静电、磁场感应而设置的外壳或金属丝网一般要通过专门的铜导线将来接地;将机械设备外壳或设备内部独立器件的外壳接地,用以防止设备漏电,保护人身安全;为抑制噪声辐射,交、直流线都应尽量分开布线,各个接地点要通过接地铜牌连接,让系统共用一个接地带。

(4)系统外部电缆线路铺设措施。PLC外部电缆线路铺设时,为减弱动力电缆辐射电磁千扰,不同类型的信号要由不同的电缆进行传输,信号电缆须按传输信号种类不同分层敷设;把信号微弱的电路和易形成噪声污染的电路中间间隔一定的距离,分开布线。配线时应区别交流线、直流稳压电源线、数字信号线、模拟信号线等。配线的间隔越大,配线越短噪声干扰也就越小。

4、结语

PLC控制系统如果被各种因素干扰将是一件十分麻烦的问题。要预防这个问题,在抗干扰设计中就当考虑到各方面的因素,对于不同的干扰进行相应的预防设计。当然,针对不同的PLC控制系统还得做到具体情况具体分析。在实际的设计开发工作中,软件抗干扰设计方面是补充,主要是在硬件设计中加以保护设计才是获得最优效果。

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