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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(shí)間:2019-03-16

可控制編程系統(PLC)作為工業(yè)自動(dòng)化中的主流控制產(chǎn)品,自誕生至今已經(jīng)半個(gè)世紀,隨著(zhù)半導體技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)控制領(lǐng)域已有翻天覆地的變化,PLC在性能、功能、易用性和產(chǎn)品形態(tài)等方面已經(jīng)經(jīng)歷了五代變革。今天我們就來(lái)談?wù)勱P(guān)于PLC難題的解決辦法。

 

PLC是一類(lèi)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(shí)、計數與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令,并通過(guò)數字或模擬式輸入輸出控制各類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)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(wèn)題

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,PLC在工業(yè)控制中的應用越來(lái)越廣泛,它的可靠性也直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行,系統的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統可靠運行的關(guān)鍵。

 

要提高PLC控制系統可靠性,一方面要求PLC生產(chǎn)廠(chǎng)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(wèn)題,有效地增強系統的抗干擾性能。

 

【干擾源及干擾一般分類(lèi)】

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

 

干擾源通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分。

 

1.按噪聲產(chǎn)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(zhì)不同:持續噪聲、偶發(fā)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(jiàn)的分類(lèi)方法。共模干擾是型號對地的電位差,主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線(xiàn)上感應的共態(tài)(同方向)電壓迭加所形成、共模電壓有時(shí)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(guò)不對稱(chēng)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(chǎng)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(lái)源】
 

 

1.來(lái)自空間的輻射干擾

空間的輻射電磁場(chǎng)(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡(luò )、電氣設備的暫態(tài)過(guò)程、雷電、無(wú)線(xiàn)電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產(chǎn)生的,通常稱(chēng)為輻射干擾。

 

主要通過(guò)兩條路徑干擾 

1)直接對PLC內部的輻射,郵電路感應產(chǎn)生干擾

 

2)對PLC通信內網(wǎng)絡(luò )的輻射,由通信線(xiàn)路的感應引入干擾

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

 

2.來(lái)自系統外引線(xiàn)的干擾

主要通過(guò)電源和信號線(xiàn)引入,通常稱(chēng)為傳導干擾。這種干擾在我國工業(yè)現場(chǎng)較嚴重。

 

1)來(lái)自電源的干擾

實(shí)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(wèn)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(shí)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(lái)自信號線(xiàn)引入的干擾

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

 

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

 

二是信號線(xiàn)受空間電磁輻射感應的干擾,即信號線(xiàn)上的外部感應干擾,這是很?chē)乐氐摹?/span>

 

3)來(lái)自接地系統混亂時(shí)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(fā)出干擾;而錯誤的接地,反而會(huì )引入嚴重的干擾信號,使PLC系統將無(wú)法正常工作。

 

PLC控制系統的地線(xiàn)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(gè)接地點(diǎn)電位分布不均,不同接地點(diǎn)間存在地電位差,引起地環(huán)路電流,影響系統正常工作。

 

3.來(lái)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(chǎn)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(chǎng)對系統內部進(jìn)行電磁兼容設計的內容,比較復雜,作為應用部門(mén)是無(wú)法改變,可不過(guò)多考慮,但要選擇具有較多應用實(shí)績(jì)或經(jīng)過(guò)考驗的系統。

 

【抗干擾設計】
 

 

1.設備選型

在選擇設備時(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;其次還應了解生產(chǎn)廠(chǎng)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(chǎng)強度和多高頻率的磁場(chǎng)強度環(huán)境中工作;另外是靠考查其在類(lèi)似工作中的應用實(shí)績(jì)。

 

2.綜合抗干擾設計

主要考慮來(lái)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(xiàn)進(jìn)行屏蔽以防空間輻射電磁干擾;對外引線(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)引入傳導電磁干擾;正確設計接地點(diǎn)和接地裝置,完善接地系統。另外還必須利用軟件手段,進(jìn)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(yōu)良的電源,抑制電網(wǎng)引入的干擾

PLC控制系統中,電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統主要通過(guò)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(jìn)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(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系統的干擾。

 

2. 電纜選擇的敖設

不同類(lèi)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(lèi)分層敖設,嚴禁用同一電纜的不同導線(xiàn)同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號,避免信號線(xiàn)與動(dòng)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(xiàn)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(diǎn),完善接地系統

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(shí),屏蔽層應在信號側接地;不接地時(shí),應在PLC側接地;信號線(xiàn)中間有接頭時(shí),屏蔽層應牢固連接并進(jìn)行絕緣處理,一定要避免多點(diǎn)接地;多個(gè)測點(diǎn)信號的屏蔽雙絞線(xiàn)與多芯對絞總屏電纜連接時(shí),各屏蔽層應相互連接好,并經(jīng)絕緣處理。

 

二、提高運行效率

1.根據工程實(shí)際需求,進(jìn)行功能塊規劃

編寫(xiě)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(mǎn)足子程序調用時(shí),程序的掃描就僅在主程序中進(jìn)行,不再去掃描這段子程序,這樣就減少不必要的掃描時(shí)間。

 

2.用字或雙字數據傳送給DO點(diǎn)方法來(lái)控制輸出

PLC的應用中通常都會(huì )有大量的輸出控制,用字或雙字數據傳送給DO點(diǎn)方法來(lái)控制輸出可以提高速度,只要根據實(shí)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(fā)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(gè)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(gè)問(wèn)題,使用了常規的方法來(lái)驅動(dòng)SET指令,無(wú)意中增加了PLC程序掃描運行時(shí)間。

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