1 .概要
随着科学技术的发展,PLC在工业控制中的应用越来越广泛。 PLC控制系统的可靠性直接影响着工业企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。 自动化系统中使用的各种PLC,有集中设置在控制室的,也有设置在生产现场和各电机设备上的,它们大多处于强电电路和强电设备形成的恶劣电磁环境中。 为了提高PLC控制系统的可靠性,设计者只有事先知道各种干扰,才能保证系统的可靠运行。 2 .对电磁干扰源及系统的干扰是什么? 影响PLC控制系统的噪声一般和影响工业控制设备的噪声源一样,多发生在电流或电压急剧变化的部位,这些电荷急剧移动的部位是噪声源,即噪声源。 干涉类型通常根据干涉的产生原因、噪声的干涉模式、噪声的波形特性进行分类。 其中,根据噪声的产生原因,可分为放电噪声、浪涌噪声、高频振动噪声等; 根据噪声的波形、性质,可分为持续噪声、偶发噪声等; 根据语音干扰模式的不同,可以分为共模干扰和差模干扰。 共模干扰和差模干扰是比较常用的分类方法。 共模噪声是信号对地面的电位差,主要通过电网的串联、地面电位差和空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压施加形成。 共模电压有时较大,特别是采用绝缘性能较差的电气设备的供电室时,从变送器输出的信号的共模电压一般较高,有时甚至达到130V以上。 共模电压可以通过非对称电路转换成差动模式电压,直接影响测量信号,引起零件的损坏。 这就是部分系统I/O模块损坏率高的原因。 这种共模干扰可以是直流的也可以是交流的。 双模干扰是指用于信号两极之间干扰的电压,主要是空间电磁场在信号之间耦合感应,不平衡电路转换共模干扰而形成的电压,它直接叠加在信号上,直接影响测量和控制的精度。
简易PLC控制器
3.PLC控制系统中电磁干扰的主要来源是什么?
(1)来自空间的辐射噪声
的辐射电磁场(EMI )主要由电力网络、电气设备的过渡过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生,通常称为辐射干扰,其分布极其复杂。 PLC系统置于射频场时,会受到辐射干扰,其影响主要通过两条路径之一是直接向PLC内部辐射,从而产生电路感应引起的干扰; 对PLC通信内网络的辐射,通过通信线路的诱导来引入干扰。 辐射噪声与现场设备的配置和设备产生的电磁场的大小,特别是频率有关,一般通过设置屏蔽电缆、PLC部分屏蔽和高压发射元件受到保护。
(2)来自系统外导线的干扰
主要通过电源和信号线引入,通常称为传导噪声。 这种干扰在我国工业现场比较严重。
)3)来自电源的干扰
实践证明,PLC控制系统经常因引入电源的干扰而发生故障。 笔者在某工程调试中遇到过,更换隔离性能更高的PLC电源,问题得到了解决。
PLC系统的常规电源全部由电网供电。 由于电网覆盖范围广,受到所有空间电磁干扰,在线路上感应电压和电路。 特别是在电网内部的变化中,开关操作浪涌、大型电力设备的启停、交直流旋转装置引起的高次谐波、电网短路过渡冲击等通过输电线路到达电源侧。 虽然PLC电源通常采用绝缘电源,但由于其机构和制造工艺的因素,绝缘性并不理想。 事实上,由于分布参数,特别是分布容量的存在,是不可能隔离的。
4 )来自信号线的噪声
除了对传输有效的各种信号外,干扰信号还经常侵入与PLC控制系统连接的各种信号传输线路中。 这种干扰主要有两种方法。 一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串联的电网干扰,这经常被忽视;二是信号线受到空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这很严重。 从信号导入噪声后,I/O信号的动作异常和测量精度会大幅降低,严重时会引起部件的损伤。 在隔离性能差的系统中,会导致信号间的相互干扰,引起共同系统总线的逆流,引起逻辑数据的变化、误动作、死机。 PLC控制系统由于信号引入噪声导致的I/O模块的损坏数量非常多,因此经常会引起系统故障。
(5)接地系统混乱时产生的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC )的有效手段之一。 正确的接地可以抑制电磁干扰的影响,同时抑制设备对外部的干扰; 错误的接地反而会引入严重的噪声信号,导致PLC系统无法正常工作。 PLC控制系统的地线有系统地、屏蔽地、交流地、保护地等。 系统混乱对PLC系统的干扰主要是各接地点电位分布不均匀,不同接地点之间存在接地电位差,引起接地环路电流,影响系统的正常工作。 例如,电缆屏蔽必须稍微接地一点,但如果电缆屏蔽两端a、b接地,则存在接地电位差,电流流过屏蔽,在异常状态下发生雷击,则接地电流会更大。
另外,屏蔽层、接地线、大地有可能构成闭环,变化的磁场会在屏蔽层内产生感应电流,屏蔽层与芯线的耦合会干扰信号电路。 如果系统与其他接地处理混乱,产生的地环流会在接地线上产生不均匀的电位分布,可能影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。 PLC工作的逻辑电压干扰容限低,逻辑接地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储,导致数据混乱、程序跳出和恐慌。 模拟接地电位的分布会导致测量精度的降低,引起对信号测量的严重失真和误动作。
6 )来自PLC系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,如逻辑电路 互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容,比较复杂,作为应用部门是无法改变,可不必过多考虑,但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。4.怎样才能更好、更简单解决PLC系统干扰?1)选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源,动力线和信号线走线要更加合理等等,也能解决干扰,但是比较烦琐、不易操作而且成本较高。2)利用信号隔离器这种产品解决干扰问题。只要在有干扰的地方,输入端和输出端中间加上这种产品,就可有效解决干扰问题。5.为什么解决PLC系统干扰都选信号隔离器呢?1)使用简单方便、可靠,成本低廉。2)可大量减轻设计人员、系统调试人员工作量,即使复杂的系统在普通的设计人员手里,也会变的非常可靠。
6.信号隔离器工作原理是什么?
首先将PLC接收的信号,通过半导体器件调制变换,然后通过光感或磁感器件进行隔离转换,然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号,同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间独立。
7.信号隔离器功能是什么?
一:保护下级的控制回路。
二:消弱环境噪声对测试电路的影响。
三:抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰;同时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。标准系列导轨结构,易于安装,可有效的隔离:输入、输出和电源及大地之间的电位。能够克服变频器噪声及各种高低频脉动干扰。
8.现在市场有那么多品牌的隔离器,价格参差不齐,该怎么选择呢?
隔离器位于二个系统通道之间,所以选择隔离器首先要确定输入输出功能,同时要使隔离器输入输出模式(电压型、电流型、环路供电型等)适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能,例如:噪音与精度有关、功耗热量与可靠性有关,这些需要使用者慎选。总之,适用、可靠、产品性价比是选择隔离器的主要原则。