PLC的抗幹擾解決方案
發布時間:2012-01-29
中心議題:
高可靠性是電氣控製設備的關鍵性能。PLC由(you)於(yu)采(cai)用(yong)現(xian)代(dai)大(da)規(gui)模(mo)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)技(ji)術(shu),采(cai)用(yong)嚴(yan)格(ge)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)製(zhi)造(zao),內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)采(cai)取(qu)了(le)先(xian)進(jin)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)技(ji)術(shu),具(ju)有(you)很(hen)高(gao)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing),故(gu)障(zhang)也(ye)就(jiu)大(da)大(da)降(jiang)低(di)。盡(jin)管(guan)PLC在設計製造時已采取了很多措施,使它對工業環境比較適應,但是為了確保整個係統穩定可靠,還是應當盡量使PLC有良好的工作環境條件,並采取必要的抗幹擾措施。
1 PLC控製係統幹擾的主要來源及途徑
1.1電源的幹擾
PLC係統控製的正常供電電源均由電網供電。由於電網覆蓋範圍廣,它將受到所有空間電磁幹擾,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、雷達等產生的,通常稱為輻射幹擾,若PLC係統置於所射頻場內,就會收到輻射幹擾,而在線路上感應電壓。尤其是電網內部的變化,刀開關操作浪湧、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、dianwangduanluzantaichongjideng,doutongguoshudianxianluchuandaodianyuanyuanbian。kenengzaochengchengxucuowuhuoyunsuancuowu,congerchanshengwushurubingyinqiwushuchu,zhejianghuizaochengshebeideshikonghewudongzuo,congerbunengbaozhengPLC的正常運行。
1.2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;二是信號線受空間電磁輻射感應的幹擾,由此引起係統故障的情況也很多。
1.3接地係統的幹擾
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。
1.4變頻器幹擾
一是變頻器啟動及運行過程中產生諧波對電網產生傳導幹擾,引起電網電壓畸變,影響電網的供電質量;二是變頻器的輸出會產生較強的電磁輻射幹擾,影響周邊設備的正常工作。
2 抗幹擾的措施
2.1 電源幹擾的抑製
一般通過設置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。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要更加合理等等,對電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件,采用導電、導磁性良好的材料進行屏蔽處理,以防止外界幹擾信號的影響。電源調整與保護:電源波動造成電壓畸變或毛刺,將對PLC及I/O模塊產生不良影響。對微處理器核心部件所需要的+5V電源采用多級濾波處理,並用集成電壓調整器進行調整,以適應交流電網的波動和過電壓、欠qian電dian壓ya的de影ying響xiang。盡jin量liang時shi電dian源yuan線xian平ping行xing走zou線xian,時shi電dian源yuan線xian對dui地di呈cheng低di阻zu抗kang,以yi減jian少shao電dian源yuan噪zao聲sheng幹gan擾rao。其qi屏ping蔽bi層ceng接jie地di方fang式shi不bu同tong,對dui幹gan擾rao抑yi製zhi效xiao果guo不bu一yi樣yang,一yi般ban次ci級ji線xian圈quan不bu能neng接jie地di。輸shu入ru、輸出線應用雙絞線且屏蔽層應可靠接地,以抑製共摸幹擾。此外可以安裝一台帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器,以減少設備與地之間的幹擾,還可以在電源輸入端串接LC濾波電路等。
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2.2 信號線引入的防幹擾措施
動力線、控製線以及PLC的電源線和I/O線應分別配線,隔離變壓器與PLC和I/O之間應采用雙絞線連接。將PLC的I/O線和大功率線分開走線,如必須在同一線槽內,分開捆紮交流線、zhiliuxian,ruotiaojianyunxu,fencaozouxianzuihao,zhebujinnengshiqiyoujinkenengdadekongjianjuli,bingnengjiangganraojiangdaozuidixiandu。ciwailiyongxinhaogeliqijiejueganraowentiyeshihenlixiangdebanfa,qiyuanlishishouxianjiangPLC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。隻要在有幹擾的地方,輸入端和輸出端中間加上這種隔離器,就可有效解決幹擾問題。
2.3 正確選擇接地點,完善接地係統
良好的接地是保證PLCkekaogongzuodezhongyaotiaojian,keyibimianouranfashengdedianyachongjiweihai。jiedidemudetongchangyouliangge,qiyiweileanquan,qiershiweileyizhiganrao。wanshandejiedixitongshiPLC控製係統抗電磁幹擾的重要措施之一。在PLC控製係統中,具有多種形式的“接地”,主要有:
(1)信號地。輸入端信號元件的地;
(2)交流地。交流供電電源的N線;
(3)屏蔽地。為防止靜電和磁場感應而設置的外殼或金屬絲網,通過專門的銅導線將其接入地下;
(4)保護地。將機器設備的外殼或設備內獨立器件的外殼接地,用於保護人身安全和防止設備漏電。
為了抑製附加在電源及輸入、輸出端的幹擾,應對PLC係統進行良好的接地。一般情況下,接地方式與信號頻率有關,當頻率低於1MHz時,可用一點接地;高於10MHz時,采用多點接地;在1~10MH之間時,通常情況下,PLC控製係統采用一點接地,將所有地線端子和最近接地點相連接,以獲得最好的抗幹擾能力。接地線截麵積不能小於2mm2,接地電阻不能大於100Ω,接地線使用專用地線。
2.4 變頻器幹擾的抑製
(1)加隔離變壓器,主要是針對來自電源的傳導幹擾,可以將絕大部分的傳導幹擾阻隔在隔離變壓器之前。
(2)使用濾波器,濾波器具有較強的抗幹擾能力,還具有防止將設備本身的幹擾傳導給電源,有些還兼有尖峰電壓吸收功能。
(3)使shi用yong輸shu出chu電dian抗kang器qi,在zai變bian頻pin器qi到dao電dian動dong機ji之zhi間jian增zeng加jia交jiao流liu電dian抗kang器qi主zhu要yao是shi減jian少shao變bian頻pin器qi輸shu出chu在zai能neng量liang傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong線xian路lu產chan生sheng電dian磁ci輻fu射she,影ying響xiang其qi它ta設she備bei正zheng常chang。
3 結論
PLC控製係統中的幹擾是一個十分複雜的問題,因此在抗幹擾設計中應綜合考慮各方麵的因素,合理有效地抑製抗幹擾,才能夠使PLC控製係統正常工作。隨著PLC應用領域的不斷拓寬,如何高效可靠的使用PLC也成為其發展的重要因素。在不久的將來,PLC會有更大的發展,產品的品種會更豐富、規格更齊全,通過完美的人機界麵、完備的通信設備會更好地適應各種工業控製場合的需求,PLC作為自動化控製網絡和國際通用網絡的重要組成部分,將在工業控製領域發揮越來越大的作用。
- PLC控製係統幹擾的主要來源及途徑
- PLC控製係統抗幹擾的措施
- 電源幹擾的抑製
- 信號線引入的防幹擾措施
- 正確選擇接地點,完善接地係統
- 變頻器幹擾的抑製
高可靠性是電氣控製設備的關鍵性能。PLC由(you)於(yu)采(cai)用(yong)現(xian)代(dai)大(da)規(gui)模(mo)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)技(ji)術(shu),采(cai)用(yong)嚴(yan)格(ge)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)製(zhi)造(zao),內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)采(cai)取(qu)了(le)先(xian)進(jin)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)技(ji)術(shu),具(ju)有(you)很(hen)高(gao)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing),故(gu)障(zhang)也(ye)就(jiu)大(da)大(da)降(jiang)低(di)。盡(jin)管(guan)PLC在設計製造時已采取了很多措施,使它對工業環境比較適應,但是為了確保整個係統穩定可靠,還是應當盡量使PLC有良好的工作環境條件,並采取必要的抗幹擾措施。
1 PLC控製係統幹擾的主要來源及途徑
1.1電源的幹擾
PLC係統控製的正常供電電源均由電網供電。由於電網覆蓋範圍廣,它將受到所有空間電磁幹擾,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、雷達等產生的,通常稱為輻射幹擾,若PLC係統置於所射頻場內,就會收到輻射幹擾,而在線路上感應電壓。尤其是電網內部的變化,刀開關操作浪湧、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、dianwangduanluzantaichongjideng,doutongguoshudianxianluchuandaodianyuanyuanbian。kenengzaochengchengxucuowuhuoyunsuancuowu,congerchanshengwushurubingyinqiwushuchu,zhejianghuizaochengshebeideshikonghewudongzuo,congerbunengbaozhengPLC的正常運行。
1.2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;二是信號線受空間電磁輻射感應的幹擾,由此引起係統故障的情況也很多。
1.3接地係統的幹擾
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。
1.4變頻器幹擾
一是變頻器啟動及運行過程中產生諧波對電網產生傳導幹擾,引起電網電壓畸變,影響電網的供電質量;二是變頻器的輸出會產生較強的電磁輻射幹擾,影響周邊設備的正常工作。
2 抗幹擾的措施
2.1 電源幹擾的抑製
一般通過設置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。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要更加合理等等,對電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件,采用導電、導磁性良好的材料進行屏蔽處理,以防止外界幹擾信號的影響。電源調整與保護:電源波動造成電壓畸變或毛刺,將對PLC及I/O模塊產生不良影響。對微處理器核心部件所需要的+5V電源采用多級濾波處理,並用集成電壓調整器進行調整,以適應交流電網的波動和過電壓、欠qian電dian壓ya的de影ying響xiang。盡jin量liang時shi電dian源yuan線xian平ping行xing走zou線xian,時shi電dian源yuan線xian對dui地di呈cheng低di阻zu抗kang,以yi減jian少shao電dian源yuan噪zao聲sheng幹gan擾rao。其qi屏ping蔽bi層ceng接jie地di方fang式shi不bu同tong,對dui幹gan擾rao抑yi製zhi效xiao果guo不bu一yi樣yang,一yi般ban次ci級ji線xian圈quan不bu能neng接jie地di。輸shu入ru、輸出線應用雙絞線且屏蔽層應可靠接地,以抑製共摸幹擾。此外可以安裝一台帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器,以減少設備與地之間的幹擾,還可以在電源輸入端串接LC濾波電路等。
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2.2 信號線引入的防幹擾措施
動力線、控製線以及PLC的電源線和I/O線應分別配線,隔離變壓器與PLC和I/O之間應采用雙絞線連接。將PLC的I/O線和大功率線分開走線,如必須在同一線槽內,分開捆紮交流線、zhiliuxian,ruotiaojianyunxu,fencaozouxianzuihao,zhebujinnengshiqiyoujinkenengdadekongjianjuli,bingnengjiangganraojiangdaozuidixiandu。ciwailiyongxinhaogeliqijiejueganraowentiyeshihenlixiangdebanfa,qiyuanlishishouxianjiangPLC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。隻要在有幹擾的地方,輸入端和輸出端中間加上這種隔離器,就可有效解決幹擾問題。
2.3 正確選擇接地點,完善接地係統
良好的接地是保證PLCkekaogongzuodezhongyaotiaojian,keyibimianouranfashengdedianyachongjiweihai。jiedidemudetongchangyouliangge,qiyiweileanquan,qiershiweileyizhiganrao。wanshandejiedixitongshiPLC控製係統抗電磁幹擾的重要措施之一。在PLC控製係統中,具有多種形式的“接地”,主要有:
(1)信號地。輸入端信號元件的地;
(2)交流地。交流供電電源的N線;
(3)屏蔽地。為防止靜電和磁場感應而設置的外殼或金屬絲網,通過專門的銅導線將其接入地下;
(4)保護地。將機器設備的外殼或設備內獨立器件的外殼接地,用於保護人身安全和防止設備漏電。
為了抑製附加在電源及輸入、輸出端的幹擾,應對PLC係統進行良好的接地。一般情況下,接地方式與信號頻率有關,當頻率低於1MHz時,可用一點接地;高於10MHz時,采用多點接地;在1~10MH之間時,通常情況下,PLC控製係統采用一點接地,將所有地線端子和最近接地點相連接,以獲得最好的抗幹擾能力。接地線截麵積不能小於2mm2,接地電阻不能大於100Ω,接地線使用專用地線。
2.4 變頻器幹擾的抑製
(1)加隔離變壓器,主要是針對來自電源的傳導幹擾,可以將絕大部分的傳導幹擾阻隔在隔離變壓器之前。
(2)使用濾波器,濾波器具有較強的抗幹擾能力,還具有防止將設備本身的幹擾傳導給電源,有些還兼有尖峰電壓吸收功能。
(3)使shi用yong輸shu出chu電dian抗kang器qi,在zai變bian頻pin器qi到dao電dian動dong機ji之zhi間jian增zeng加jia交jiao流liu電dian抗kang器qi主zhu要yao是shi減jian少shao變bian頻pin器qi輸shu出chu在zai能neng量liang傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong線xian路lu產chan生sheng電dian磁ci輻fu射she,影ying響xiang其qi它ta設she備bei正zheng常chang。
3 結論
PLC控製係統中的幹擾是一個十分複雜的問題,因此在抗幹擾設計中應綜合考慮各方麵的因素,合理有效地抑製抗幹擾,才能夠使PLC控製係統正常工作。隨著PLC應用領域的不斷拓寬,如何高效可靠的使用PLC也成為其發展的重要因素。在不久的將來,PLC會有更大的發展,產品的品種會更豐富、規格更齊全,通過完美的人機界麵、完備的通信設備會更好地適應各種工業控製場合的需求,PLC作為自動化控製網絡和國際通用網絡的重要組成部分,將在工業控製領域發揮越來越大的作用。
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