plc工程的抗干扰设计

为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源；切断或衰减电磁干扰的传播途径；提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品，且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑，并结合具有情况进行综合设计，才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性。进行具体工程的抗干扰设计时，应主要以下两个方面。
　　1、设备选型
　　在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性(emc)，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮空技术、隔离性能好的控制系统系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比，耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作；另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩。在选择国外进口产品要注意：我国是采用220v高内阻电网制式，而欧美地区是110v低内阻电网。由于我国电网内阻大，零点电位漂移大，地电位变化大；工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上，对系统抗干扰性能要求更高，在国外能正常工作的控制系统产品在国内工业就不一定能可靠运行，这就要在采用国外产品时，按我国的标准(gb/t13926)合理选择。
　　2、综合抗干扰设计
　　主要考虑来自系统外部的几种干扰的抑制措施。主要内容包括：对控制系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是原理动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。
　　3、采用性能优良的电源，抑制电网干扰
　　在控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入控制系统主要通过控制系统系统的供电电源(如cpu 电源、i/o电源等)、变送器供电电源和与控制系统系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于控制系统系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源和控制系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器，以减少控制系统系统的干扰。
　　此外，为保证电网不中断，可采用在线式不间断供电电源(ups)供电，提高供电的安全可靠性。并且ups还具有较强的干扰隔离性能，是一种理想电源。
　　4、电缆的选择及敷设
　　为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。在某工程中，采用了铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰，该工程投产后取得了满意的效果。
　　不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敖设，以减少电磁干扰。
　　5、硬件滤波及软件抗干扰措施
　　信号在接入机柜前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。由于电磁干扰的复杂性，要根本消除干扰影响是不可能的，因此在控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。
　　6、正确选择接地点，完善接地系统
　　接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
　　系统接地方式有：浮空方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对dcs/plc控制系统而言，它属低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1mhz，所以系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。（http://www.ippipp.com/版权所有）集中布置的控制系统系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于22mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2ω，接地极最好埋在距建筑物10～15m远处，而且控制系统系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。
　　信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在控制系统侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。