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你知道PLC的4大主要抗干擾措施嗎?如何提高運行效率?
閱讀: 142 時間:2019-03-16

可控制編程系統(PLC)作為工業自動化中的主流控制產品,自誕生至今已經半個世紀,隨著半導體技術、計算機技術和通信技術的發展,工業控制領域已有翻天覆地的變化,PLC在性能、功能、易用性和產品形態等方面已經經歷了五代變革。今天我們就來談談關于PLC難題的解決辦法。

 

PLC是一類可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令,并通過數字或模擬式輸入輸出控制各類型的機械或生產過程。

 

你知道PLC的4大主要抗干擾措施嗎?如何提高運行效率?

 

一、抗干擾問題

隨著科學技術的發展,PLC在工業控制中的應用越來越廣泛,它的可靠性也直接影響到工業企業的安全生產和經濟運行,系統的抗干擾能力是關系到整個系統可靠運行的關鍵。

 

要提高PLC控制系統可靠性,一方面要求PLC生產廠家提高設備的抗干擾能力;另一方面,要求工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視,多方配合才能完善解決問題,有效地增強系統的抗干擾性能。

 

【干擾源及干擾一般分類】

影響PLC控制系統的干擾源與一般影響工業控制設備的干擾源一樣,大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位,這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源,即干擾源。

 

干擾源通常按干擾產生的原因、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質的不同劃分。

 

1.按噪聲產生的原因不同:放電噪聲、浪涌噪聲、高頻震蕩噪聲

2.按噪聲的波形、性質不同:持續噪聲、偶發噪聲

3.按噪聲的干擾模式不同:共模干擾、差模干擾

 

其中共模干擾和差模干擾是一種比較常見的分類方法。共模干擾是型號對地的電位差,主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向)電壓迭加所形成、共模電壓有時比較大、特別是采用隔離性能差的配電器供電室,變送器輸出信號的共模電壓普遍較高,有的可高達130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓,直接影響測控信號,造成元器件損壞,這種共模干擾可為直流,也可以是交流。

 

差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓,主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓,這種直接疊加在信號上,直接影響測量與控制精度。

 

你知道PLC的4大主要抗干擾措施嗎?如何提高運行效率?

 

 

【電磁干擾的主要來源】
 

 

1.來自空間的輻射干擾

空間的輻射電磁場(EMI)主要是由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的,通常稱為輻射干擾。

 

主要通過兩條路徑干擾 

1)直接對PLC內部的輻射,郵電路感應產生干擾

 

2)對PLC通信內網絡的輻射,由通信線路的感應引入干擾

輻射干擾與現場設備布置及設備所產生的的電磁場大小,特別是頻率有關,一般通過設置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。

 

2.來自系統外引線的干擾

主要通過電源和信號線引入,通常稱為傳導干擾。這種干擾在我國工業現場較嚴重。

 

1)來自電源的干擾

實踐證明,因電源引入的干擾造成PLC控制系統故障的情況很多,后更換隔離性能更高的PLC電源,問題才得以解決。

 

PLC電源通常采用隔離電源,但其機構及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實際上,由于分布參數特別是分布電容的存在,絕對隔離是不可能的。

 

2)來自信號線引入的干擾

PLC控制系統連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信息之外,總會有外部干擾信號侵入。

 

此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾,這往往被忽視;

 

二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾,即信號線上的外部感應干擾,這是很嚴重的。

 

3)來自接地系統混亂時的干擾

接地是提高電子設備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正確的接地,既能抑制電磁干擾的影響,又能抑制設備向外發出干擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的干擾信號,使PLC系統將無法正常工作。

 

PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對PLC系統的干擾主要是各個接地點電位分布不均,不同接地點間存在地電位差,引起地環路電流,影響系統正常工作。

 

3.來自PLC系統內部的干擾

主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生,如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響,模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于PLC制造廠對系統內部進行電磁兼容設計的內容,比較復雜,作為應用部門是無法改變,可不過多考慮,但要選擇具有較多應用實績或經過考驗的系統。

 

【抗干擾設計】
 

 

1.設備選型

在選擇設備時,首先要選擇有較高抗干擾能力的產品,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、隔離性能好的PLC系統;其次還應了解生產廠給出的抗干擾指標,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境中工作;另外是靠考查其在類似工作中的應用實績。

 

2.綜合抗干擾設計

主要考慮來自系統外部的幾種如果抑制措施,主要內容包括:對PLC系統及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾;對外引線進行隔離、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電磁干擾;正確設計接地點和接地裝置,完善接地系統。另外還必須利用軟件手段,進一步提高系統的安全可靠性。

 

【主要抗干擾措施】
 

 

1.采用性能優良的電源,抑制電網引入的干擾

PLC控制系統中,電源占有極重要的地位。電網干擾串入PLC控制系統主要通過PLC系統的供電電源(如CPU 電源、I/O電源等)、變送器供電電源和與PLC系統具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。

 

現在,對于PLC系統供電的電源,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大,抑制干擾能力差,經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)的配電器,以減少PLC系統的干擾。

 

2. 電纜選擇的敖設

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

 

3.硬件濾波及軟件抗如果措施

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;在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。

 

4.正確選擇接地點,完善接地系統

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。完善的接地系統是PLC控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。系統接地方式有:浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。

 

信號源接地時,屏蔽層應在信號側接地;不接地時,應在PLC側接地;信號線中間有接頭時,屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理,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,各屏蔽層應相互連接好,并經絕緣處理。

 

二、提高運行效率

1.根據工程實際需求,進行功能塊規劃

編寫子程序在PLC中子程序是為一些特定的控制目的編制的相對獨立的程序。執行子程序調用指令CALL等,如果條件不滿足子程序調用時,程序的掃描就僅在主程序中進行,不再去掃描這段子程序,這樣就減少不必要的掃描時間。

 

2.用字或雙字數據傳送給DO點方法來控制輸出

PLC的應用中通常都會有大量的輸出控制,用字或雙字數據傳送給DO點方法來控制輸出可以提高速度,只要根據實際應用的要求,合理分配輸出地址,變換控制輸出控制字,可以大大減少PLC程序執行的步數,從而加快PLC的程序運行速度。

 

3.脈沖觸發SET、RESET

PLC中,使用SET指令只執行一次即可,不必每次掃描都執行這個指令,很適合與脈沖輸出(PLS/PLF)指令配合使用。有些工程人員忽視了這個問題,使用了常規的方法來驅動SET指令,無意中增加了PLC程序掃描運行時間。

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