PLC控制系统的抗干扰研究0灌装机械

PLC控制系统的抗干扰研究

PLC控制系统的抗干扰研究 2011年12月09日 来源： [中图分类号]TP206．3 [文献标识码)A [文章编号)1000-0682(2004)01-0007-031 概 述 PLC作为一种自动化程度高、配置灵活的工业生产过程控制装置，因为其本身的高可靠性、允许在较为恶劣的环境下工作而在自动控制领域中得到广泛应用。在PLC控制系统中，就PLC本身来说，其薄弱环节在I／O端口，虽然它有与现场相当可靠的隔离和端口之间的隔离以及端口输入、输出信号与总线信号之间的隔离，但由于PLC的应用场合越来越广，应用环境越来越复杂，所受到的干扰也越来越多。如来自电源波形的畸变、现场设备所产生的电磁干扰、接地电阻的耦合、输入元件触点的抖动等各种形式的干扰，都可能使系统不能正常工作。因此，研究PLC控制系统干扰信号的来源、成因及抑制措施，对于提高PLC控制系统的抗干扰能力和可靠性具有重要作用。2 影响PLC控制系统稳定的干扰因素 影响PLC控制系统稳定的干扰因素很多，主要的有下面几种： (1)电源波形畸变干扰：由于PLC控制系统本身或者电网其它设备采用SCR、GTO、IGBT等电力半导体器件，在工作时产生的高次谐波、噪声、寄生振荡等，引起电网电源波形畸变，通过电源线路对PLC产生的干扰。 (2)电路耦合干扰：由于PLC接地点选择不当或接地不良，通过回路公共阻抗发生耦合而产生的电流干扰。 (3)输入元器件触点的抖动干扰：由于现场强烈振动使PLC输入元器件触点发生抖动(尤其是常闭触点)产生的误信号所形成的干扰 (4)电容性干扰：在干扰源与干扰对象(PLC)之间存在分布电容耦合所产生的干扰。 (5)电感性干扰：干扰源中的交变磁场通过干扰对象(PLC)中的电感性元件耦合所产生的干扰。 (6)波干扰：由空间电磁波(主要是雷达、电台、移动电话等)的电磁场、传导波的传导电流和传导电压所产生的干扰。3 从硬件设计方面提高系统抗干扰能力 在设计PLC控制系统时，从硬件设计入手，通过合理配置供电电源、正确选择接地点、接地方式和输入输出配线等措施，可有效提高系统的抗干扰能力。3．1 供电电源 由于PLC本身抗干扰的能力很强，通常只要将PLC电源与系统动力设备分开配线，对于从电源来的干扰，具有足够强的抑制能力。但是，如果遇到特殊情况，电源干扰特别严重，可采用带屏蔽层的隔离变压器供电，甚至加接线路滤波器，以抑制从交直流电源侵入的常模和共模瞬变干扰，还可抑制PLC内部开关电源向外辐射噪声。在有较强干扰源的环境中使用PLC，或对PLC工作可靠性要求特别高时，应将屏蔽层和PLC浮动地端子接地。3．2 接地 在PLC控制系统中，具有多种形式的“地”，主要有： (1)信号地：是输入端信号元件——传感器的地。 (2)交流地：交流供电电源的N线，通常它是产生噪声的主要地方。 (3)屏蔽地：一般为防止静电、磁场感应而设置的外壳或金属丝网，通过专门的铜导线将其与地壳连接。 (4)保护地：一般将机器设备外壳或设备内独立器件的外壳接地，用以保护人身安全和防护设备漏电。 为了抑制附加在电源及输入、输出端的干扰，应对PLC系统进行良好的接地。一般情况下，接地方式与信号频率有关，当频率低于1MHz时，可用一点接地；高于10MHz时，采用多点接地；在1~10MHz间采用哪种接地视实际情况而定。因此，PLC组成的控制系统常用一点接地，接地线截面积不能小于2mm2，接地电阻不能大于100Ω，接地线最好是专用地线。若达不到这种要求，也可采用公共接地方式，禁止采用与其它设备串联接地的方式。 交流电源在传输时，在相当一段间隔的电源导线上，会有几mV、甚至几V的电压，而低电平信号传输要求延路电平为零。为防止交流电对低电平信号的干扰，在直流信号的导线上要加隔离屏蔽；不允许信号源与交流电共用一根地线；各个接地点通过接地铜牌连接到一起。 屏蔽地、保护地不能与电源地、信号地和其它地扭在一起，只能各自独立的接到接地铜牌上。为减少信号的电容耦合噪声，可采用多种屏蔽措施。对于电场屏蔽的分布电容问题，通过将屏蔽地接入大地可解决。对于纯防磁的部位，例如强磁铁、变压器、大电机的磁场耦合，可采用高导磁材料作外罩，将外罩接人大地来屏蔽。3．3 输入、输出配线 (1)PLC电源线、I／0电源线、输入信号线、输出信号线、交流线、直流线都应尽量分开布线。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线，且后者应采用屏蔽线，并且将屏蔽层接地。数字传输线也要用屏蔽线，并且要将屏蔽层接地。由于双绞线中电流方向相反，大小相等，可将感应电流引起的噪声互相抵消，故信号线多采用双绞线或屏蔽线。 (2)输入、输出信

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