论文部分内容阅读
摘 要：对影响设备正常工作的一些干扰进行了分析，对产生的根源、传递途径和抑制措施进行了讨论。
关键词：PLC控制系统 电场感应 磁场感应
中图分类号：TK323
在电气系统中存在着各式各样的干扰，电气设备之间的兼容性和抗干扰能力往往决定着整个系统能否正常运行。本文主要对PLC系统中常见的干扰源进行讨论。
一、 来自空间的辐射干干扰
空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
二、 来自系统外引线的干扰
主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
（1）来自电源的干扰
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。
（2 ）来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。
此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。
（3）来自接地系统混乱时的干扰
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，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。
此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。
若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，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较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
三、 來自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，如逻辑电路相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。内部的电磁和静电干扰是由于内部的各种元器件的相互排列而引起的电场感应、磁场感应所产生的干扰。
（1）电场感应
电场感应是由电场耦合而产生的一种干扰，也称为电容性耦合干扰，它是由于两单元电路间存在的分布电容所引起的，是两电路间电场相互作用的结果。由于实际电路中杂散电容的存在，这就势必使一个电路中电荷的变化影响到另一个电路，形成两电路间的相互影响。在频率极高的射频段，电场耦合干扰极为严重，在低频段如果电路的工作电平不高，即使在音频范围内，电场耦合的干扰也是不容忽视的。
（2）磁场感应
磁场感应是由磁场耦合而产生的一种干扰，也称为电感性耦合干扰，它是由于两电路间（或回路间）存在的磁感应耦合而引起的，是磁场相互作用的结果，亦称为互感耦合，当两电路（回路）之间存在互感时，一个电路中电流的变化，必将通过磁场交链的形式耦合到另一电路。
当然这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用者是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实践或经过考验的系统。
参考文献：[1]冯慈璋编著 电磁场 [M] 北京：人民教育出版社 1979
[2]常健生编著 检测与转换技术 [M] 北京：机械工业出版社 1984
关键词：PLC控制系统 电场感应 磁场感应
中图分类号：TK323
在电气系统中存在着各式各样的干扰，电气设备之间的兼容性和抗干扰能力往往决定着整个系统能否正常运行。本文主要对PLC系统中常见的干扰源进行讨论。
一、 来自空间的辐射干干扰
空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
二、 来自系统外引线的干扰
主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
（1）来自电源的干扰
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。
（2 ）来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。
此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。
（3）来自接地系统混乱时的干扰
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，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。
此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。
若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，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较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
三、 來自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，如逻辑电路相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。内部的电磁和静电干扰是由于内部的各种元器件的相互排列而引起的电场感应、磁场感应所产生的干扰。
（1）电场感应
电场感应是由电场耦合而产生的一种干扰，也称为电容性耦合干扰，它是由于两单元电路间存在的分布电容所引起的，是两电路间电场相互作用的结果。由于实际电路中杂散电容的存在，这就势必使一个电路中电荷的变化影响到另一个电路，形成两电路间的相互影响。在频率极高的射频段，电场耦合干扰极为严重，在低频段如果电路的工作电平不高，即使在音频范围内，电场耦合的干扰也是不容忽视的。
（2）磁场感应
磁场感应是由磁场耦合而产生的一种干扰，也称为电感性耦合干扰，它是由于两电路间（或回路间）存在的磁感应耦合而引起的，是磁场相互作用的结果，亦称为互感耦合，当两电路（回路）之间存在互感时，一个电路中电流的变化，必将通过磁场交链的形式耦合到另一电路。
当然这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用者是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实践或经过考验的系统。
参考文献：[1]冯慈璋编著 电磁场 [M] 北京：人民教育出版社 1979
[2]常健生编著 检测与转换技术 [M] 北京：机械工业出版社 1984