西門子模塊代理商-濮陽

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    PLC控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計

        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)計階段開始便采取三個方面抑制措施: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)的抗干擾是一個系統(tǒng)工程,要求制造單位設(shè)計生產(chǎn)出具有較強抗干擾能力的產(chǎn)品,且有賴于使用部門在工程設(shè)計、安裝施工和運行維護(hù)中予以全面考慮,并結(jié)合具有情況進(jìn)行綜合設(shè)計,才能保證系統(tǒng)的電磁兼容性和運行可靠性。進(jìn)行具體工程的抗干擾設(shè)計時,應(yīng)主要以下兩個方面。

        1、設(shè)備選型

        在選擇設(shè)備時,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、允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環(huán)境中工作;另外是靠考查其在類似工作中的應(yīng)用實績。 在選擇國外進(jìn)口產(chǎn)品要注意:我國是采用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)。由于我國電網(wǎng)內(nèi)阻大,零點電位漂移大,地電位變化大,工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上,對系統(tǒng)抗干擾性能要求高,在國外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國內(nèi)工業(yè)就不一定能可靠運行,這就要在采用國外產(chǎn)品時,按我國的標(biāo)準(zhǔn)(GB/T13926)合理選擇。
       
        2
    、綜合抗干擾設(shè)計

        主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種如果抑制措施。主要內(nèi)容包括:對PLC系統(tǒng)及外引線進(jìn)行屏蔽以防空間輻射電磁干擾;對外引線進(jìn)行隔離、濾波,特別是原理動力電纜,分層布置,以防通過外引線引入傳導(dǎo)電磁干擾;正確設(shè)計接地點和接地裝置,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

        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,對于變送器和共用信號儀表供電應(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)饋點不中斷,可采用在線式不間斷供電電源(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,從而降低了動力線生產(chǎn)的電磁干擾,該工程投產(chǎn)后**了滿意的效果。

        不同類型的信號分別由不同電纜傳輸,信號電纜應(yīng)按傳輸信號種類分層敖設(shè),嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時傳送動力電源和信號,避免信號線與動力電纜靠行敖設(shè),以減少電磁干擾。

        3、硬件濾波及軟件抗干擾措施

        信號在接入計算機前,在信號線與地間并接電容,以減少共模干擾;在信號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)計和組態(tài)時,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;定時校正參考點電位,并采用動態(tài)零點,可有效防止電位漂移;采用信息冗余技術(shù),設(shè)計相應(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,完善接地系統(tǒng)

        接地的目的通常有兩個,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。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響,裝置之間的信號交換頻率一般都**1MHz,所以PLC控制系統(tǒng)接地線采用一點接地和串聯(lián)一點接地方式。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點接地方式,各裝置的柜體中心接地點以單獨的接地線引向接地。如果裝置間距較大,應(yīng)采用串聯(lián)一點接地方式。用一根大截面銅母線(或絕緣電纜)連接各裝置的柜體中心接地點,然后將接地母線直接連接接地。接地線采用截面大于22mm2的銅導(dǎo)線,總母線使用截面大于60mm2的銅排。接地的接地電阻小于,接地好埋在距建筑物10 ~ 15m遠(yuǎn)處,而且PLC系統(tǒng)接地點必須與強電設(shè)備接地點相距10m以上。
       
        
    信號源接地時,屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地;不接地時,應(yīng)在PLC側(cè)接地;信號線中間有接頭時,屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理,一定要避免多點接地;多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時,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接點。

        五、結(jié)束語

        PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個十分復(fù)雜的問題,因此在抗干擾設(shè)計中應(yīng)綜合考慮各方面的因素,合理有效地抑制抗干擾,對有些干擾情況還需做具體分析,采取對癥的方法,才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。




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