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PLC控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計(jì)
為了保證系統(tǒng)在工業(yè)電磁環(huán)境中免受或減少內(nèi)外電磁干擾,必須從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始便采取三個(gè)方面抑制措施:抑制干擾源;切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑;提高裝置和系統(tǒng)的抗干擾能力。這三點(diǎn)就是抑制電磁干擾的基本原則。
PLC控制系統(tǒng)的抗干擾是一個(gè)系統(tǒng)工程,要求制造單位設(shè)計(jì)生產(chǎn)出具有較強(qiáng)抗干擾能力的產(chǎn)品,且有賴(lài)于使用部門(mén)在工程設(shè)計(jì)、安裝施工和運(yùn)行維護(hù)中予以全面考慮,并結(jié)合具有情況進(jìn)行綜合設(shè)計(jì),才能保證系統(tǒng)的電磁兼容性和運(yùn)行可靠性。進(jìn)行具體工程的抗干擾設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)主要以下兩個(gè)方面。
1、設(shè)備選型
在選擇設(shè)備時(shí),首先要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品,其包括了電磁兼容性(EMC),尤其是抗外部干擾能力,如采用浮地技術(shù)、隔離性能好的PLC系統(tǒng);其次還應(yīng)了解生產(chǎn)廠(chǎng)給出的抗干擾指標(biāo),如共模擬制比、差模擬制比,耐壓能力、允許在多大電場(chǎng)強(qiáng)度和多高頻率的磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)境中工作;另外是靠考查其在類(lèi)似工作中的應(yīng)用實(shí)績(jī)。 在選擇國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品要注意:我國(guó)是采用220V高內(nèi)阻電網(wǎng)制式,而歐美地區(qū)是110V低內(nèi)阻電網(wǎng)。由于我國(guó)電網(wǎng)內(nèi)阻大,零點(diǎn)電位漂移大,地電位變化大,工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上,對(duì)系統(tǒng)抗干擾性能要求高,在國(guó)外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)工業(yè)就不一定能可靠運(yùn)行,這就要在采用國(guó)外產(chǎn)品時(shí),按我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)(GB/T13926)合理選擇。
2、綜合抗干擾設(shè)計(jì)
主要考慮來(lái)自系統(tǒng)外部的幾種如果抑制措施。主要內(nèi)容包括:對(duì)PLC系統(tǒng)及外引線(xiàn)進(jìn)行屏蔽以防空間輻射電磁干擾;對(duì)外引線(xiàn)進(jìn)行隔離、濾波,特別是原理動(dòng)力電纜,分層布置,以防通過(guò)外引線(xiàn)引入傳導(dǎo)電磁干擾;正確設(shè)計(jì)接地點(diǎn)和接地裝置,完善接地系統(tǒng)。另外還必須利用軟件手段,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性。
四、主要抗干擾措施
1、采用性能優(yōu)良的電源,抑制電網(wǎng)引入的干擾
在PLC控制系統(tǒng)中,電源占有重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過(guò)PLC系統(tǒng)的供電電源(如CPU 電源、I/O電源等)、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的?,F(xiàn)在,對(duì)于PLC系統(tǒng)供電的電源,一般都采用隔離性能較好電源,而對(duì)于變送器供電的電源和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源,并沒(méi)受到足夠的重視,雖然采取了一定的隔離措施,但普遍還不夠,主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大,抑制干擾能力差,經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以,對(duì)于變送器和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大(如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù))的配電器,以減少PLC系統(tǒng)的干擾。
此外,位保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷,可采用在線(xiàn)式不間斷供電電源(UPS)供電,提高供電的性。并且UPS還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能,是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。
2、電纜選擇的敖設(shè)
為了減少動(dòng)力電纜輻射電磁干擾,尤其是變頻裝置饋電電纜。筆者在某工程中,采用了銅帶鎧裝屏蔽電力電纜,從而降低了動(dòng)力線(xiàn)生產(chǎn)的電磁干擾,該工程投產(chǎn)后**了滿(mǎn)意的效果。
不同類(lèi)型的信號(hào)分別由不同電纜傳輸,信號(hào)電纜應(yīng)按傳輸信號(hào)種類(lèi)分層敖設(shè),嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線(xiàn)同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號(hào),避免信號(hào)線(xiàn)與動(dòng)力電纜靠行敖設(shè),以減少電磁干擾。
3、硬件濾波及軟件抗干擾措施
信號(hào)在接入計(jì)算機(jī)前,在信號(hào)線(xiàn)與地間并接電容,以減少共模干擾;在信號(hào)兩間加裝濾波器可減少差模干擾。
由于電磁干擾的復(fù)雜性,要根本迎接干擾影響是不可能的,因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和組態(tài)時(shí),還應(yīng)在軟件方面進(jìn)行抗干擾處理,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施:數(shù)字濾波和工頻整形采樣,可有效周期性干擾;定時(shí)校正參考點(diǎn)電位,并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn),可有效防止電位漂移;采用信息冗余技術(shù),設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件標(biāo)志位;采用間接跳轉(zhuǎn),設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。
4、正確選擇接地點(diǎn),完善接地系統(tǒng)
接地的目的通常有兩個(gè),其一為了安全,其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。
系統(tǒng)接地方式有:浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對(duì)PLC控制系統(tǒng)而言,它屬高速低電平控制裝置,應(yīng)采用直接接地方式。由于信號(hào)電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響,裝置之間的信號(hào)交換頻率一般都**1MHz,所以PLC控制系統(tǒng)接地線(xiàn)采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式,各裝置的柜體中心接地點(diǎn)以單獨(dú)的接地線(xiàn)引向接地。如果裝置間距較大,應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。用一根大截面銅母線(xiàn)(或絕緣電纜)連接各裝置的柜體中心接地點(diǎn),然后將接地母線(xiàn)直接連接接地。接地線(xiàn)采用截面大于22mm2的銅導(dǎo)線(xiàn),總母線(xiàn)使用截面大于60mm2的銅排。接地的接地電阻小于2Ω,接地好埋在距建筑物10 ~ 15m遠(yuǎn)處,而且PLC系統(tǒng)接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)相距10m以上。
信號(hào)源接地時(shí),屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地;不接地時(shí),應(yīng)在PLC側(cè)接地;信號(hào)線(xiàn)中間有接頭時(shí),屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理,一定要避免多點(diǎn)接地;多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線(xiàn)與多芯對(duì)絞總屏電纜連接時(shí),各屏蔽層應(yīng)相互連接好,并經(jīng)絕緣處理。選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)。
五、結(jié)束語(yǔ)
PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題,因此在抗干擾設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各方面的因素,合理有效地抑制抗干擾,對(duì)有些干擾情況還需做具體分析,采取對(duì)癥的方法,才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。
詞條
詞條說(shuō)明
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