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PLC在工业控制系统中的抗干扰措施

发布时间:2013-07-15 作者:   来源:万方数据
关键字:PLC 工控系统 抗干扰 
现如今随着计算机技术的迅猛发展,工控系统在自动化领域也展现出了非常强劲的发展势头,PLC就是其中一个重要的角色。在实际的生产过程中,工控系统的稳定与否直接关系到整个产线的安全与稳定的运转,由于控制中的元器件都是电子产品,而PLC则是集中管理与控制这些元器件的核心部件。生产现场有很多的电子设备,也就导致了电子辐射非常的强烈,干扰了PLC的正常稳定的运行,所以很多工控系统都在使用各种可行的办法去抗辐射干扰,本文就这些抗干扰的措施进行阐述与分析。

  作为工控系统的核心,PLC有着很多不可取代的优点,PLC编程比较的简单,而且快捷方便,安全性可靠性也非常的好,现在PLC很多种,三菱、西门子属于主流的几大PLC,但是从实际使用的情况来看,PLC还需要不停的去设计与开发,特别是在抗干扰方面,在辐射强度很大的车间里,PLC的运行稳定严重影响到了机器的正常运转。

一、PLC 在工控系统中的干扰源

  在实际的工作场所里,PLC 的干扰源有不少,通常在辐射强的地方,磁场对PLC 等电子产品产生干扰,使其失去作用或性能失衡,其中主要的干扰源大约有以下几种:

  1. 强电源的影响

  根据电学原理,在地磁场中线路中的电流产生了电磁场反应,而PLC的供电电源又与其有着密切的联系,于是导致了PLC中的电子信号被影响,虽然现在PLC在电源的入口处都进行了大量的消磁、密封等抗干扰的设计,但是由于材料以及工艺等的局限性,实际达到的抗力效果不是很好,毕竟其中得很多元器件是无法单独存在的,因此抗电源的干扰是抗干扰的一大问题。

  电源的瞬时电压是非常大的,那个时候对整个PLC 的电压冲击是非常的大,很容易脉冲电压会烧毁PLC 元器件。还有就是实际机床操作的时候,启动与停止机床运行,这个一动一停的操作也会产生一些电压脉冲,从而造成很大的损失。

  2. 强信号的影响

  由于网络这么发达,机床及设置之间,空间之中以及其他的通讯设备等,都有着强信号的存在,而这些信号的存在都或多或少的影响到了PLC 信号的传送与接受,这些信号的存在干扰到了PLC 的信号磁场,是的PLC 运行不稳定,从而导致整个工控系统的不稳定。

  3. 不规范安装的影响

  在工控上接地的处理不规范,也导致了系统的干扰源存在,比如在雷电交加的天气里,如果接地做的不到位,很大程度上不仅仅是干扰了信号这么简单,有时候也会直接烧毁PLC。PLC 在设计的时候对接地,屏蔽等有很强的规范,处理的不好,可能导致地电流对PLC 产生极大的破坏。

二、PLC 在工控系统的抗干扰措施

  1、采用性能好的电源设备,避免电源信号的干扰

  在PLC 的工控系统中,电源的选择问题是一个重要的问题,应该针对不同的工作环境,不同的设计要求采用不同规格的电源,电源在接入PLC 的时候要做一些信号过滤处理,通过一些屏蔽的手段尽量的将强电源与PLC 信号分离开来,并提供功率发射机电源和一个直接的仪表和PLC系统容易隔离变压器分布参数的变化,电气连接,干扰抑制能力差,功率耦合和串入共模干扰,差模干扰。因此,为了减少在PLC 系统的干扰信号仪表电源应选择小的分布电容对发射机和共享。此外,为了保证不间断的馈电点的网格,建议在要求比较高或者环境 比较复杂的情况下使用UPS 电源。

  建议使用的电缆选择屏蔽能力好的,不同的情况选择不同类型的电缆,信号电缆应按传输信号类型分层,禁止电源和信号与不同的电线电缆同时传输,避免了信号线平行排列。

  2、电路的过滤处理,减弱干扰信号

  由于电磁干扰的复杂性,从根本上消除干扰是不可能的,因此,在PLC 控制系统的软件设计,可以实现软件抗干扰处理,进一步提高了系统的可靠性。采用数字滤波和采样频率的成型方法,可以有效地消除周期性干扰;定时校正潜在的参考点,并采用动态零,可以有效的防止潜在的漂移;利用信息冗余技术,设计了相应的软件标志,间接跳转,软件陷阱,可以提高软件体系结构的可靠性。

  3、规范的处理接地程序

  接地处理有2 个目的,一是为了安全起见,二是对干扰的抑制。完善的接地系统是PLC控制系统中电磁干扰的重要措施。系统接地是浮动的,接地和屏蔽和接地。PLC控制系统,由于分布电容信号电缆和输入设备的存在,所以要做一些特殊的处理,如滤波效果,处理开关频率比较低的信号源。集中式接入点的PLC系统体平行排列,每个设备中心网站的接地单独接地。如果设备有很大的距离,应该用一系列的电气设备接地处理。比如浮动模式,每个系统的一部分通过该模式,该方法简单,具有一定的抗干扰能力,但系统和绝缘电阻应不少于50个。一旦绝缘电阻带来了干扰。就可以在接地浮动之间切换。该方法具有抗干扰能力强,安全可靠,但结构比较复杂。

三、结论

  PLC 的工控系统中,信号等干扰是一个十分严重而有繁杂的问题,抗干扰的设计是整个工控系统设计中的一个重要组成部分,而是设计的一个大难点。根据PLC 的工作环境和特殊性控制的负载特性,及其在应用中,应充分考虑各种干扰因素,采取相应措施来针对干扰,阻塞干扰的方法,从而抑制干扰源,提高了系统的抗干扰能力。 

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