1 .概要
隨著科學技術(shù)的發(fā)展,PLC在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛。 PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響著工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行,系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。 自動化系統(tǒng)中使用的各種PLC,有集中設(shè)置在控制室的,也有設(shè)置在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機設(shè)備上的,它們大多處于強電電路和強電設(shè)備形成的惡劣電磁環(huán)境中。 為了提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性,設(shè)計者只有事先知道各種干擾,才能保證系統(tǒng)的可靠運行。 2 .對電磁干擾源及系統(tǒng)的干擾是什么? 影響PLC控制系統(tǒng)的噪聲一般和影響工業(yè)控制設(shè)備的噪聲源一樣,多發(fā)生在電流或電壓急劇變化的部位,這些電荷急劇移動的部位是噪聲源,即噪聲源。 干涉類型通常根據(jù)干涉的產(chǎn)生原因、噪聲的干涉模式、噪聲的波形特性進行分類。 其中,根據(jù)噪聲的產(chǎn)生原因,可分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振動噪聲等; 根據(jù)噪聲的波形、性質(zhì),可分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等; 根據(jù)語音干擾模式的不同,可以分為共模干擾和差模干擾。 共模干擾和差模干擾是比較常用的分類方法。 共模噪聲是信號對地面的電位差,主要通過電網(wǎng)的串聯(lián)、地面電位差和空間電磁輻射在信號線上感應的共態(tài)(同方向)電壓施加形成。 共模電壓有時較大,特別是采用絕緣性能較差的電氣設(shè)備的供電室時,從變送器輸出的信號的共模電壓一般較高,有時甚至達到130V以上。 共模電壓可以通過非對稱電路轉(zhuǎn)換成差動模式電壓,直接影響測量信號,引起零件的損壞。 這就是部分系統(tǒng)I/O模塊損壞率高的原因。 這種共模干擾可以是直流的也可以是交流的。 雙模干擾是指用于信號兩極之間干擾的電壓,主要是空間電磁場在信號之間耦合感應,不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾而形成的電壓,它直接疊加在信號上,直接影響測量和控制的精度。
簡易PLC控制器
3.PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源是什么?
(1)來自空間的輻射噪聲
的輻射電磁場(EMI )主要由電力網(wǎng)絡、電氣設(shè)備的過渡過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設(shè)備等產(chǎn)生,通常稱為輻射干擾,其分布極其復雜。 PLC系統(tǒng)置于射頻場時,會受到輻射干擾,其影響主要通過兩條路徑之一是直接向PLC內(nèi)部輻射,從而產(chǎn)生電路感應引起的干擾; 對PLC通信內(nèi)網(wǎng)絡的輻射,通過通信線路的誘導來引入干擾。 輻射噪聲與現(xiàn)場設(shè)備的配置和設(shè)備產(chǎn)生的電磁場的大小,特別是頻率有關(guān),一般通過設(shè)置屏蔽電纜、PLC部分屏蔽和高壓發(fā)射元件受到保護。
(2)來自系統(tǒng)外導線的干擾
主要通過電源和信號線引入,通常稱為傳導噪聲。 這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場比較嚴重。
)3)來自電源的干擾
實踐證明,PLC控制系統(tǒng)經(jīng)常因引入電源的干擾而發(fā)生故障。 筆者在某工程調(diào)試中遇到過,更換隔離性能更高的PLC電源,問題得到了解決。
PLC系統(tǒng)的常規(guī)電源全部由電網(wǎng)供電。 由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,受到所有空間電磁干擾,在線路上感應電壓和電路。 特別是在電網(wǎng)內(nèi)部的變化中,開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備的啟停、交直流旋轉(zhuǎn)裝置引起的高次諧波、電網(wǎng)短路過渡沖擊等通過輸電線路到達電源側(cè)。 雖然PLC電源通常采用絕緣電源,但由于其機構(gòu)和制造工藝的因素,絕緣性并不理想。 事實上,由于分布參數(shù),特別是分布容量的存在,是不可能隔離的。
4 )來自信號線的噪聲
除了對傳輸有效的各種信號外,干擾信號還經(jīng)常侵入與PLC控制系統(tǒng)連接的各種信號傳輸線路中。 這種干擾主要有兩種方法。 一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串聯(lián)的電網(wǎng)干擾,這經(jīng)常被忽視;二是信號線受到空間電磁輻射感應的干擾,即信號線上的外部感應干擾,這很嚴重。 從信號導入噪聲后,I/O信號的動作異常和測量精度會大幅降低,嚴重時會引起部件的損傷。 在隔離性能差的系統(tǒng)中,會導致信號間的相互干擾,引起共同系統(tǒng)總線的逆流,引起邏輯數(shù)據(jù)的變化、誤動作、死機。 PLC控制系統(tǒng)由于信號引入噪聲導致的I/O模塊的損壞數(shù)量非常多,因此經(jīng)常會引起系統(tǒng)故障。
(5)接地系統(tǒng)混亂時產(chǎn)生的干擾
接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性(EMC )的有效手段之一。 正確的接地可以抑制電磁干擾的影響,同時抑制設(shè)備對外部的干擾; 錯誤的接地反而會引入嚴重的噪聲信號,導致PLC系統(tǒng)無法正常工作。 PLC控制系統(tǒng)的地線有系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地、保護地等。 系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各接地點電位分布不均勻,不同接地點之間存在接地電位差,引起接地環(huán)路電流,影響系統(tǒng)的正常工作。 例如,電纜屏蔽必須稍微接地一點,但如果電纜屏蔽兩端a、b接地,則存在接地電位差,電流流過屏蔽,在異常狀態(tài)下發(fā)生雷擊,則接地電流會更大。
另外,屏蔽層、接地線、大地有可能構(gòu)成閉環(huán),變化的磁場會在屏蔽層內(nèi)產(chǎn)生感應電流,屏蔽層與芯線的耦合會干擾信號電路。 如果系統(tǒng)與其他接地處理混亂,產(chǎn)生的地環(huán)流會在接地線上產(chǎn)生不均勻的電位分布,可能影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。 PLC工作的邏輯電壓干擾容限低,邏輯接地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數(shù)據(jù)存儲,導致數(shù)據(jù)混亂、程序跳出和恐慌。 模擬接地電位的分布會導致測量精度的降低,引起對信號測量的嚴重失真和誤動作。
6 )來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾
主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生,如邏輯電路 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制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進行電磁兼容設(shè)計的內(nèi)容,比較復雜,作為應用部門是無法改變,可不必過多考慮,但要選擇具有較多應用實績或經(jīng)過考驗的系統(tǒng)。4.怎樣才能更好、更簡單解決PLC系統(tǒng)干擾?1)選用隔離性能較好的設(shè)備、選用優(yōu)良的電源,動力線和信號線走線要更加合理等等,也能解決干擾,但是比較煩瑣、不易操作而且成本較高。2)利用信號隔離器這種產(chǎn)品解決干擾問題。只要在有干擾的地方,輸入端和輸出端中間加上這種產(chǎn)品,就可有效解決干擾問題。5.為什么解決PLC系統(tǒng)干擾都選信號隔離器呢?1)使用簡單方便、可靠,成本低廉。2)可大量減輕設(shè)計人員、系統(tǒng)調(diào)試人員工作量,即使復雜的系統(tǒng)在普通的設(shè)計人員手里,也會變的非??煽俊?/p>
6.信號隔離器工作原理是什么?
首先將PLC接收的信號,通過半導體器件調(diào)制變換,然后通過光感或磁感器件進行隔離轉(zhuǎn)換,然后再進行解調(diào)變換回隔離前原信號或不同信號,同時對隔離后信號的供電電源進行隔離處理。保證變換后的信號、電源、地之間獨立。
7.信號隔離器功能是什么?
一:保護下級的控制回路。
二:消弱環(huán)境噪聲對測試電路的影響。
三:抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈沖對設(shè)備的干擾;同時對下級設(shè)備具有限壓、額流的功能是變送器、儀表、變頻器、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實防護。標準系列導軌結(jié)構(gòu),易于安裝,可有效的隔離:輸入、輸出和電源及大地之間的電位。能夠克服變頻器噪聲及各種高低頻脈動干擾。
8.現(xiàn)在市場有那么多品牌的隔離器,價格參差不齊,該怎么選擇呢?
隔離器位于二個系統(tǒng)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(huán)路供電型等)適應前后端通道接口模式。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(shù)涉及產(chǎn)品性能,例如:噪音與精度有關(guān)、功耗熱量與可靠性有關(guān),這些需要使用者慎選??傊?,適用、可靠、產(chǎn)品性價比是選擇隔離器的主要原則。