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1 . 概述 隨著科學技術的發展,PLC在工業控製中的應用越來越廣泛。PLC控kong製zhi係xi統tong的de可ke靠kao性xing直zhi接jie影ying響xiang到dao工gong業ye企qi業ye的de安an全quan生sheng產chan和he經jing濟ji運yun行xing,係xi統tong的de抗kang幹gan擾rao能neng力li是shi關guan係xi到dao整zheng個ge係xi統tong可ke靠kao運yun行xing的de關guan鍵jian。自zi動dong化hua係xi統tong中zhong所suo使shi用yong的de各ge種zhong類lei型xingPLC,有you的de是shi集ji中zhong安an裝zhuang在zai控kong製zhi室shi,有you的de是shi安an裝zhuang在zai生sheng產chan現xian場chang和he各ge種zhong電dian機ji設she備bei上shang,它ta們men大da多duo處chu在zai強qiang電dian電dian路lu和he強qiang電dian設she備bei所suo形xing成cheng的de惡e劣lie電dian磁ci環huan境jing中zhong。要yao提ti高gaoPLC控製係統可靠性,設計人員隻有預先了解各種幹擾才能有效保證係統可靠運行。
2. 電磁幹擾源及對係統的幹擾 影響PLC控kong製zhi係xi統tong的de幹gan擾rao源yuan於yu一yi般ban影ying響xiang工gong業ye控kong製zhi設she備bei的de幹gan擾rao源yuan一yi樣yang,大da都dou產chan生sheng在zai電dian流liu或huo電dian壓ya劇ju烈lie變bian化hua的de部bu位wei,這zhe些xie電dian荷he劇ju烈lie移yi動dong的de部bu位wei就jiu是shi噪zao聲sheng源yuan,即ji幹gan擾rao源yuan。 幹擾類型通常按幹擾產生的原因、噪聲的幹擾模式和噪聲的波形性質的不同劃分。其中:按噪聲產生的原因不同,分為放電噪聲、浪湧噪聲、高頻振蕩噪聲等;按噪聲的波形、性質不同,分為持續噪聲、偶發噪聲等;按(an)聲(sheng)音(yin)幹(gan)擾(rao)模(mo)式(shi)不(bu)同(tong),分(fen)為(wei)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)和(he)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)。共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)和(he)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)是(shi)一(yi)種(zhong)比(bi)較(jiao)常(chang)用(yong)的(de)分(fen)類(lei)方(fang)法(fa)。共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)是(shi)信(xin)號(hao)對(dui)地(di)麵(mian)的(de)電(dian)位(wei)差(cha),主(zhu)要(yao)由(you)電(dian)網(wang)串(chuan)入(ru)、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向)電壓送加所形成。共模電壓有時較大,特別是采用隔離性能差的電器供電室,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(這就是一些係統I/O 模件損壞率較高的原因),這種共模幹擾可為直流、亦yi可ke為wei交jiao流liu。差cha模mo幹gan擾rao是shi指zhi用yong於yu信xin號hao兩liang極ji間jian得de幹gan擾rao電dian壓ya,主zhu要yao由you空kong間jian電dian磁ci場chang在zai信xin號hao間jian耦ou合he感gan應ying及ji由you不bu平ping衡heng電dian路lu轉zhuan換huan共gong模mo幹gan擾rao所suo形xing成cheng的de電dian壓ya,這zhe種zhong讓rang直zhi接jie疊die加jia在zai信xin號hao上shang,直zhi接jie影ying響xiang測ce量liang與yu控kong製zhi精jing度du。
3. PLC 控製係統中電磁幹擾的主要來源有哪些呢? (1) 來自空間的輻射幹擾 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,通常稱為輻射幹擾,其分布極為複雜。若PLC 係統置於所射頻場內,就回收到輻射幹擾,其影響主要通過兩條路徑;一是直接對PLC 內部的輻射,由電路感應產生幹擾;而是對PLC tongxinneiwangluodefushe,youtongxinxianludeganyingyinruganrao。fusheganraoyuxianchangshebeibuzhijishebeisuochanshengdediancichangdaxiao,tebieshipinlvyouguan,yibantongguoshezhipingbidianlanhePLC 局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。
(2) 來自係統外引線的幹擾 主要通過電源和信號線引入,通常稱為傳導幹擾。這種幹擾在我國工業現場較嚴重。
(3)來自電源的幹擾 實踐證明,因電源引入的幹擾造成PLC 控製係統故障的情況很多,筆者在某工程調試中遇到過,後更換隔離性能更高的PLC 電源,問題才得到解決。
PLC xitongdezhengchanggongdiandianyuanjunyoudianwanggongdian。youyudianwangfugaifanweiguang,jiangshoudaosuoyoukongjiandianciganraoerzaixianlushangganyingdianyahedianlu。youqishidianwangneibudebianhua,kaiguancaozuolangyong、大型電力設備起停、交直流轉動裝置引起的諧波、電網短路暫態衝擊等,都通過輸電線路到電源邊。PLC 電(dian)源(yuan)通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)隔(ge)離(li)電(dian)源(yuan),但(dan)其(qi)機(ji)構(gou)及(ji)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)因(yin)素(su)使(shi)其(qi)隔(ge)離(li)性(xing)並(bing)不(bu)理(li)想(xiang)。實(shi)際(ji)上(shang),由(you)於(yu)分(fen)布(bu)參(can)數(shu)特(te)別(bie)是(shi)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)的(de)存(cun)在(zai),絕(jue)對(dui)隔(ge)離(li)是(shi)不(bu)可(ke)能(neng)的(de)。
(4 ) 來自信號線引入的幹擾 與PLC 控製係統連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信號之外,總會有外部幹擾信號侵入。此幹擾主要有兩種途徑:一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網幹擾,這往往被忽略;二是信號線受空間電磁輻射感應的幹擾,即信號線上的外部感應幹擾,這是很嚴重的。由信號引入幹擾會引起I/O信xin號hao工gong作zuo異yi常chang和he測ce量liang精jing度du大da大da降jiang低di,嚴yan重zhong時shi將jiang引yin起qi元yuan器qi件jian損sun傷shang。對dui於yu隔ge離li性xing能neng差cha的de係xi統tong,還hai將jiang導dao致zhi信xin號hao間jian互hu相xiang幹gan擾rao,引yin起qi共gong地di係xi統tong總zong線xian回hui流liu,造zao成cheng邏luo輯ji數shu據ju變bian化hua、誤動和死機。PLC 控製係統因信號引入幹擾造成I/O模件損壞數相當嚴重,由此引起係統故障的情況也很多。
(5)來自接地係統混亂時的幹擾 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,既能抑製電磁幹擾的影響,又能抑製設備向外發出幹擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的幹擾信號,使PLC 係統將無法正常工作。PLC 控製係統的地線包括係統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地係統混亂對 PLC 係xi統tong的de幹gan擾rao主zhu要yao是shi各ge個ge接jie地di點dian電dian位wei分fen布bu不bu均jun,不bu同tong接jie地di點dian間jian存cun在zai地di電dian位wei差cha,引yin起qi地di環huan路lu電dian流liu,影ying響xiang係xi統tong正zheng常chang工gong作zuo。例li如ru電dian纜lan屏ping蔽bi層ceng必bi須xu一yi點dian接jie地di,如ru果guo電dian纜lan屏ping蔽bi層ceng兩liang端duanA、B都接地,就存在地電位差,有電流流過屏蔽層,當發生異常狀態加雷擊時,地線電流將更大。
此外,屏蔽層、接jie地di線xian和he大da地di有you可ke能neng構gou成cheng閉bi合he環huan路lu,在zai變bian化hua磁ci場chang的de作zuo用yong下xia,屏ping蔽bi層ceng內nei有you會hui出chu現xian感gan應ying電dian流liu,通tong過guo屏ping蔽bi層ceng與yu芯xin線xian之zhi間jian的de耦ou合he,幹gan擾rao信xin號hao回hui路lu。若ruo係xi統tong地di與yu其qi它ta接jie地di處chu理li混hun亂luan,所suo產chan生sheng的de地di環huan流liu可ke能neng在zai地di線xian上shang產chan生sheng不bu等deng電dian位wei分fen布bu,影ying響xiangPLC 內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC 工作的邏輯電壓幹擾容限較低,邏輯地電位的分布幹擾容易影響PLC 的邏輯運算和數據存儲,造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降,引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。
(6)來自PLC 係統內部的幹擾 主zhu要yao由you係xi統tong內nei部bu元yuan器qi件jian及ji電dian路lu間jian的de相xiang互hu電dian磁ci輻fu射she產chan生sheng,如ru邏luo輯ji電dian路lu互hu輻fu射she及ji其qi對dui模mo擬ni電dian路lu的de影ying響xiang,模mo擬ni地di與yu邏luo輯ji地di的de相xiang互hu影ying響xiang及ji元yuan器qi件jian間jian的de相xiang互hu不bu匹pi配pei使shi用yong等deng。這zhe都dou屬shu於yuPLC 製zhi造zao廠chang對dui係xi統tong內nei部bu進jin行xing電dian磁ci兼jian容rong設she計ji的de內nei容rong,比bi較jiao複fu雜za,作zuo為wei應ying用yong部bu門men是shi無wu法fa改gai變bian,可ke不bu必bi過guo多duo考kao慮lv,但dan要yao選xuan擇ze具ju有you較jiao多duo應ying用yong實shi績ji或huo經jing過guo考kao驗yan的de係xi統tong。
4、係統受幹擾時,常會遇到以下幾種主要幹擾現象: (1)係統發指令時,電機無規則地轉動; (2)信號等於零時,數字顯示表數值亂跳; (3) 傳感器工作時,PLC采集過來的信號與實際參數所對應的信號值不吻合,且誤差值是隨機的、無規律的; (4)與交流伺服係統共用同一電源(如顯示器等)工作不正常。 5.怎樣才能更好、更簡單解決PLC係統幹擾?
1)理想狀態下是選用隔離性能較好的設備、選用優良的電源、動力線和信號線走線、電源接地要更加合理等等,但是需要不同設備廠商共同協作才能完成,很難做到,而且成本較高。 2)利用模擬信號隔離器,有稱作信號變送器、屬(shu)於(yu)信(xin)號(hao)調(tiao)理(li)的(de)範(fan)疇(chou)。其(qi)主(zhu)要(yao)起(qi)抗(kang)幹(gan)擾(rao)作(zuo)用(yong)。正(zheng)因(yin)為(wei)它(ta)有(you)特(te)強(qiang)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)所(suo)以(yi)在(zai)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)。尤(you)其(qi)對(dui)於(yu)複(fu)雜(za)的(de)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang),控(kong)製(zhi)程(cheng)序(xu)越(yue)來(lai)越(yue)複(fu)雜(za),信(xin)號(hao)隔(ge)離(li)器(qi)對(dui)各(ge)種(zhong)模(mo)擬(ni)量(liang)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)輸(shu)入(ru)、輸出、電源三端隔離,的確是當今自動化控製係統中抗幹擾的有效措施之一。
5.為什麼解決PLC係統幹擾首選信號隔離器呢?
1)使用簡單方便、可靠,成本低廉,可同時解決多種幹擾。 2)可大量減輕設計人員、係統調試人員工作量,即使複雜的係統在普通的設計人員手裏,也會變的非常穩定可靠。
6.信號隔離器工作原理是什麼? 首先將PLC接(jie)收(shou)的(de)信(xin)號(hao),通(tong)過(guo)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)調(tiao)製(zhi)變(bian)換(huan),然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)光(guang)感(gan)或(huo)磁(ci)感(gan)器(qi)件(jian)進(jin)行(xing)隔(ge)離(li)轉(zhuan)換(huan),然(ran)後(hou)再(zai)進(jin)行(xing)解(jie)調(tiao)變(bian)換(huan)回(hui)隔(ge)離(li)前(qian)原(yuan)信(xin)號(hao)或(huo)不(bu)同(tong)信(xin)號(hao),同(tong)時(shi)對(dui)隔(ge)離(li)後(hou)信(xin)號(hao)的(de)供(gong)電(dian)電(dian)源(yuan)進(jin)行(xing)隔(ge)離(li)處(chu)理(li)。保(bao)證(zheng)變(bian)換(huan)後(hou)的(de)信(xin)號(hao)、電源、地之間絕對獨立。
7. 現在市場有那麼多品牌的隔離器,價格參差不齊,該怎麼選擇呢? 隔離器位於二個係統通道之間,所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能,同時要使隔離器輸入輸出模式(電壓型、電流型、環路供電型等)適應前後端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強度﹑總線通訊功能等許多重要參數涉及產品性能,例如:噪音與精度有關、功耗熱量與可靠性有關,這些需要使用者慎選。總之,適用、可靠、產品性價比是選擇隔離器的主要原則。
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