PLC控制系统应用的抗干扰问题研究

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  [摘 要]PLC在我国自动化工业控制领域得到普遍的采用,但在此过程中也会出现一些无法避免的问题,例如对其抗干扰水平的加强。笔者通过对PLC系统抗干扰源的分析,解答一部分问题的决策,具有一定的借鉴功能。
  [关键词]PLC控制系统;抗干扰;电磁干扰
  中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)39-0145-01
  引言:
  近年来,PLC随着技术的不断进步而得到不断的革新和升华,并且在工业自动化的控制上普遍运用,是其流程中最重要的技术支撑之一。是以在相关工业单位中,对于其控制系统的运作是否平稳是最需要注重的问题,加强其综合的抗干扰水平可以大大提升其运作的平稳性,促进工业生产的效率和质量。PLC在自动化的系统上所采用的形式与地点也不尽相同,有些是在控制室里,有些则为器械运作的当场或是相关的设备中,其大部分都是在电磁环境不佳的地方。首先相关的生产企业要提升其系统的抗干扰水平,其次是对其各方面的抗干扰设计以及在对其用的过程中不能掉以轻心,态度要严谨,互相分配好各自的任务,避免产生不必要的操作失误。只有这样,PLC的抗干扰水平才能得以提升。
  1.电磁干扰源以及对系统的干扰
  1.1 干扰源及干扰一般分类
  对PLC造成干扰的根源其实和平常的工业控制器械所遭到的干扰根源一致,大部分都源于电压或电流变化波动大,不稳定的地方。而其活动幅度大,极其不稳定的地方即为噪声的源头,就是我们所说的干扰源。
  对于干扰的类型所分的几种,普遍为噪声的干扰模式、造成干扰的缘由等,根据其性质的差异进行划定。当中,噪声干扰有这样几种起因,如高频振荡噪声、放电噪声等,根据其性质等方面的差异,还可以分成一直有噪声、间歇噪声等,根据其干扰的模式差异,分成差模干扰与共模干扰。而最后的两种干扰模式是经常采用的划分方式。共模干扰的特征是对串入电网、地上电位差,空间电磁辐射于信号的线上所共向的电压重叠的结果。差模干扰对象为信号两个级,它是因为空间电磁场在信号的中间耦合反应与不均衡的相关变换,其干扰的电压于信号之上重叠,对其产生直接的不利效果。
  1.2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源
  1.2.1 来自空间的辐射干扰
  空间的辐射电磁场,又称辐射干扰,它的结构非常繁杂。PLC系统在辐射场中会受到辐射的影响,这些都经过两个途径。①:对其内里的径直辐射。其内里受到辐射,经由通行的线路的感应系统,造成最终干扰的后果。②:通过网络辐射,经由通信的线路造成干扰的结果。这种辐射的影响和器械的地理位置和它的频率有密切的关联。
  1.2.2 来自系统外引线的干扰
  在工业相关领域中造成干扰较为严峻的是信号线与电源的干扰。PLC的电源是电网的电力资源。但是电网普及的地区较为广泛,所以其接受的全部空间磁力影响会作用在电压等的感应系统中。如果电网中发生的异常,操作浪涌或是交直流传等等都会引起一系列很大的问题,这些都会经由输电线路传输至电源。虽然PLC在大部分情况下用的是隔离形式的电源,但是它结构和生产等各个原因都造成其隔离的效果并不显著,不能起到更优质的作用。事实上,并不能实现完全隔离,只是一定意义上的隔离。造成信号引进的干扰为两个渠道。①:将变送器提供电力的电力源头或者是使用一致的信号仪表的提供电源与电网的扰乱相串,即为前者传入到后者,这也是经常容易被遗忘的一点。②:空间电磁辐射感应对信号路线进行了强烈的扰乱,即为信号线上的外面感应部分受到扰乱,这造成的后果就会很严峻。信号引进的干扰影响会造成I/O信号运作的故障,其精准度也会深受影响,造成元件的破坏。
  1.2.3 来自接地系统混乱时候的干扰
  如果每个接地点点位位置不平均,其接地点之间产生地电位置差,造成地环路电流,运作异常等现象,这是由于接地的系统秩序杂乱,PLC系统遭到干扰的缘故。除此之外,接地线、屏蔽层和地间或许会形成闭合的环路,磁场产生变动的情况下,在屏蔽层中就会产生电流的感应现象,经过屏蔽层和芯线间的耦合,对信号的回路产生不利影响。
  1.2.4 来自PLC系统内部的扰乱
  其内部产生的干擾是因为其器械元件与电路间互相作用,进行电磁辐射的后果,这种现象是相关生产单位对其设计相应的部分的范畴——电磁兼容,这个部分的设计流程比较繁杂。在对PLC使用的过程中,我们没有办法去转变这种结构,所以不用花费太多精力在这个上面。但是在对系统的挑选上,要挑选实用性较高的,通过检测的。
  2 主要抗干扰措施
  2.1 选用功能属性较好的电源,缓解电网引入的扰乱
  虽然现今大部分相关企业都对PLC系统用隔离属性比较好的电源去供给,但仍然有些重要的问题没有被较高的注重,那就是仪表的电源供给。它对相应的供电及连接电器等都有很大的作用。即使已经实行了一部分的隔离性决策,但是还是无法得到广泛的普及,普及度不高。因此,在变送器及共用信号仪表的电源供给方面,可以挑选电容分布不大,抑制带不小的配电设备,这可以起到降低干扰的效果。除此之外,要对电网供电的稳定性进行加强,电源供给在线式不间断等。
  2.2 电缆选择和敷设
  如果想要降低动力电缆的电磁辐射影响,尤其为变频装置馈电电缆。不妨试着用铜带恺装屏蔽电力电缆,这可以大大减少动力线的生产过程中电磁的影响。这样做后应会收获不错的结果。每个电缆传送的信号都有差异,并非是一致的,信号电缆必须要根据传送信号的类型差异进行层次上的敷设,禁止使用相同的电缆,不一致的导线同步进行传输电源及信号,这样就可以尽量的降低电磁的干扰。
  2.3 硬件滤波以及软件抗干扰措施
  欲要减少扰乱,可以在信号接上计算机之前,将其线路和地间进行电容并联接。而于信号两电级间安装上滤波器也能降低干扰。因为电磁的影响比较繁杂,所以我们并不能做到根除它的影响,只能进行缓解和最大程度的降低。所以我们也可以在PLC控制系统的软件设计和组装状态中,在软件上加强抗干扰的力度,更深入的提升它运行的平稳性。经常使用的是数字滤波等,这些消除间歇性影响的效果比较显著。根据安排的时间对其电位进行恰当的修正,并且用动态零点,这样可以避免漂移电位,用信息的冗余技术,对标志位进行合理的构想,提升其平稳性。
  2.4 科学挑选接地点,改善接地系统
  接地一般都是因为安全和干扰控制。如果是PLC控制系统,根据它设备的特征就应该用径直接地的方法。因为输入装置滤波及信号电缆电容的分布等等各方面的原因,每个设备间的交互信号的频度都是小于1 MHz的,是以PLC系统的地线接地方式应该是一点接地与串联式接地。如果屏蔽层在侧面接地,即为信号源接地,如果是在PLC的侧面接地,那就是不接地。因此想要对接地进行体系的修正,必须先挑选合适的接地点。
  3 结语
  想要提升PLC控制系统的抗干扰水平是一个长期的过程,不能在短期内完成。它需要相关工作人员以谨慎认真的态度去对待每个器械的故障和问题。对于其相关联的抗干扰属性的产品设计也有较高的条件标准,只有对其各方面进行综合的考量和维护,才能最大程度的减少干扰带来的不利影响。与此同时,要对实际情况进行专门的分析,不要生搬理论,深入保障整个系统运作的平稳性。在PLC控制系统当中,对其造成干扰的因素都比较繁杂,部分无法达到根除的效果,所以在对不同的问题进行解决时要采用专门的决策方法,尽可能的提升其整个系统的性能,减少干扰问题的发生。
  参考文献
  [1] 刘鹏厚.PLC控制系统应用抗干扰问题研究[J].电子世界,2012,(16):9-10.
  [2] 李占锋.浅析PLC控制系统的抗干扰问题[J].机械,2010,(02):67-69.
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