PLC抗干擾的措施

PLC系統(tǒng)控制的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾，空間的輻射電磁場(chǎng)（EMI）主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程、雷電、無(wú)線電廣播、電視、雷達(dá)等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，若PLC系統(tǒng)置于所射頻場(chǎng)內(nèi)，就會(huì)收到輻射干擾，而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路傳到電源原邊?？赡茉斐沙绦蝈e(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行。

PLC（可編程序控制器）是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在冶金、交通、化工、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，被成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的三大支柱之一。

高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。故障也就大大降低。盡管PLC在設(shè)計(jì)制造時(shí)已采取了很多措施，使它對(duì)工業(yè)環(huán)境比較適應(yīng)，但是為了確保整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，還是應(yīng)當(dāng)盡量使PLC有良好的工作環(huán)境條件，并采取必要的抗干擾措施。

電源干擾的抑制。電源調(diào)整與保護(hù):電源波動(dòng)造成電壓畸變或毛刺，將對(duì)PLC及I/O模塊產(chǎn)生不良影響。對(duì)微處理器核心部件所需要的 5V電源采用多級(jí)濾波處理，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過(guò)電壓、欠電壓的影響。盡量時(shí)電源線平行走線，時(shí)電源線對(duì)地呈低阻抗，以減少電源噪聲干擾。其屏蔽層接地方式不同，對(duì)干擾抑制效果不一樣，一般次級(jí)線圈不能接地。輸入、輸出線應(yīng)用雙絞線且屏蔽層應(yīng)可靠接地，以抑制共摸干擾。此外可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路等。

信號(hào)線引入的防干擾措施。動(dòng)力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙絞線連接。將PLC的I/O線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開捆扎交流線、直流線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。此外利用信號(hào)隔離器解決干擾問(wèn)題也是很理想的辦法，其原理是首先將PLC接收的信號(hào)，通過(guò)半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過(guò)光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號(hào)或不同信號(hào)，同時(shí)對(duì)隔離后信號(hào)的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的信號(hào)、電源、地之間絕對(duì)獨(dú)立。只要在有干擾的地方，輸入端和輸出端中間加上這種隔離器，就可有效解決干擾問(wèn)題。

正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)。良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。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。在PLC控制系統(tǒng)中，具有多種形式的“接地”，主要有：

（1）信號(hào)地。輸入端信號(hào)元件的地；（2）交流地。交流供電電源的N線；（3）屏蔽地。為防止靜電和磁場(chǎng)感應(yīng)而設(shè)置的外殼或金屬絲網(wǎng)，通過(guò)專門的銅導(dǎo)線將其接入地下；（4）保護(hù)地。將機(jī)器設(shè)備的外殼或設(shè)備內(nèi)獨(dú)立器件的外殼接地，用于保護(hù)人身安全和防止設(shè)備漏電。

為了抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾，應(yīng)對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行良好的接地。一般情況下，接地方式與信號(hào)頻率有關(guān)，當(dāng)頻率低于1MHz時(shí)，可用一點(diǎn)接地；高于10MHz時(shí)，采用多點(diǎn)接地；在1～10MH之間時(shí)，通常情況下，PLC控制系統(tǒng)采用一點(diǎn)接地，將所有地線端子和相近接地點(diǎn)相連接，以獲得最好的抗干擾能力。接地線截面積不能小于2mm2，接地電阻不能大于100Ω，接地線使用專用地線。

變頻器干擾的抑制。

（1）加隔離變壓器，主要是針對(duì)來(lái)自電源的傳導(dǎo)干擾，可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。

（2）使用濾波器，濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，還具有防止將設(shè)備本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能。

（3）使用輸出電抗器，在變頻器到電動(dòng)機(jī)之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在能量傳輸過(guò)程中線路產(chǎn)生電磁輻射，影響其它設(shè)備正常。

PLC系統(tǒng)的抗干擾措施是可編程控制器硬件系統(tǒng)由PLC主機(jī)的措施。

1引言 2PLC系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)

可編程控制器硬件系統(tǒng)由PLC主機(jī)、功能I/O單元和外部設(shè)備組成。其中PLC主機(jī)由CPU、存儲(chǔ)器、基本I/O模塊、I/O擴(kuò)展接口、外設(shè)接口和電源等部分組成，各部分之間由內(nèi)部系統(tǒng)總線連接。 3PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的抗干擾措施

3.1硬件措施

(1)屏蔽:對(duì)電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁性良好的材料進(jìn)行屏蔽處理，以防止外界干擾信號(hào)的影響。

(2)濾波:對(duì)供電系統(tǒng)計(jì)輸入線路采用多種形式的濾波處理，以消除和抑制高頻干擾信號(hào)，也削弱了個(gè)模塊間的相互影響。

(3)電源調(diào)整與保護(hù):電源波動(dòng)造成電壓畸變或毛刺，將對(duì)PLC及I/O模塊產(chǎn)生不良影響。對(duì)微處理器核心部件所需要的 5V電源采用多級(jí)濾波處理，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過(guò)電壓、欠電壓的影響。盡量時(shí)電源線平行走線，時(shí)電源線對(duì)地呈低阻抗，以減少電源噪聲干擾。其屏蔽層接地方式不同，對(duì)干擾抑制效果不一樣，一般次級(jí)線圈不能接地。輸入、輸出線應(yīng)用雙絞線且屏蔽層應(yīng)可靠接地，以抑制共摸干擾。

(4)隔離:在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地把他們各離開來(lái)，以防外部的干擾信號(hào)及地線環(huán)路中產(chǎn)生的噪聲電信號(hào)通過(guò)公共地線進(jìn)入PLC本機(jī)，從而影響其正常工作。

(5)采用模塊式結(jié)構(gòu):這種結(jié)構(gòu)有助于在故障發(fā)生時(shí)進(jìn)行短時(shí)期修復(fù)，一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，可迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作，同時(shí)也有助于加速查找系統(tǒng)故障的原因。

3.2軟件措施

為了提高輸入信號(hào)的信噪比，常采用軟件數(shù)字濾波來(lái)提高有用信號(hào)真實(shí)性。對(duì)于有大幅度隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，采用程序限幅法，即連續(xù)采樣5次，若某一次采樣支援遠(yuǎn)大于其他幾次采樣的幅值，那么就舍取之。對(duì)于流量、壓力、液面、位移等參數(shù)，往往在一定范圍內(nèi)頻繁波動(dòng)，則采用算術(shù)平均法。即用n次采樣的平均值來(lái)代替當(dāng)前值。一般認(rèn)為:流量n=12，壓力n=4最合適。

(1)故障診斷:系統(tǒng)軟件定期地檢測(cè)外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過(guò)低及強(qiáng)干擾信號(hào)等，以便及時(shí)反映和處理。

(2)信號(hào)保護(hù)和恢復(fù):當(dāng)偶爾性故障發(fā)生時(shí)，不破壞PLC內(nèi)部的信息，一旦故障現(xiàn)象消失，就可以恢復(fù)正常，繼續(xù)原來(lái)的工作。

(3)設(shè)置警戒時(shí)鐘WDT:如果程序循環(huán)掃描執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了WDT規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。

(4)加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn):一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行程序。

(5)對(duì)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備:當(dāng)停電時(shí)利用后備電池供電，保持有關(guān)信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)不丟失。 4PLC系統(tǒng)安裝時(shí)的抗干擾措施

PLC各部分的組成和系統(tǒng)連接及裝配方法必須嚴(yán)格按照說(shuō)明書上安裝要求進(jìn)行，這一點(diǎn)非常重要，是保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行的基本條件。

4.1電源接線和地線接線

要合理布置電源線，強(qiáng)電與弱電要嚴(yán)格分開，且弱電電源線要盡量加。

接地在消除干擾上起很大的作用。交流地是PLC控制系統(tǒng)供電所必需的，它通過(guò)變壓器中心點(diǎn)構(gòu)成供電兩條回路之一。這條會(huì)路上的電流、各種諧波電流等是個(gè)嚴(yán)重的干擾元。因此交流地線、直流地線、模擬地和數(shù)字地等必須分開。數(shù)字地和模擬地的共點(diǎn)地最好置懸浮方式。地線各點(diǎn)之間的電位差盡可能小，盡量加粗地線，有條件可采用環(huán)形地線。

系統(tǒng)地端子(LG)是抗干擾的中性端子，通常不需要接地，可是，當(dāng)電磁干擾比較嚴(yán)重時(shí)，這個(gè)端子需與接大地的端子(GR)連接。為防止電流沖擊，應(yīng)使用截面積大于2mm2的14#專用接地線將GR端與大地相接，接地電阻應(yīng)小于100Ω，接地長(zhǎng)度小于20m。

4.2輸出端子的接線

(1)當(dāng)幾個(gè)外部設(shè)備連接帶一個(gè)電源上時(shí)，應(yīng)使用短接片將其輸出端子對(duì)應(yīng)的公共端子短接。輸出端可以使用不同的電壓，這時(shí)其對(duì)應(yīng)的公共端應(yīng)分別接入不同的電壓源。

(2)交流輸出線與直流輸出線不能使用同一根電纜。輸出線應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線核動(dòng)力線，且不得并行。不得將外部設(shè)備連接到帶“·”的輸出端上。

(3)輸出回路中應(yīng)有熔斷器保護(hù)PLC的輸出元件。流入輸出端子的最大電流不應(yīng)超過(guò)PLC的允許值，否則必須外接接觸器或繼電器。同樣，若負(fù)載電流低于規(guī)定的最小值時(shí)，應(yīng)并聯(lián)一個(gè)阻容吸收電路。電阻取50Ω，電容取0.1μf。

(4)電感性負(fù)載斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)電路接通時(shí)，起觸點(diǎn)處將產(chǎn)生電弧，嚴(yán)重時(shí)，發(fā)生觸點(diǎn)燒結(jié)。因此要在電感線圈上并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。 上一篇：傳感器式電流、電壓互感器簡(jiǎn)析下一篇：FX2系列PLC構(gòu)成電梯控制系統(tǒng)特性分析2100433B

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