PLC控制系统的抗干扰设计

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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。
plc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,并结合具体情况进行综合设计,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,应注意以下两个方面。
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,如采用浮地技术、隔离性能好的PLC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、允许在多火电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作。
2)综合抗干扰设计
主要考虑来自系统外部的几种抑制措施。主要内容包括:对PLC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。
在PLC控制系统中,电源占有极其重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统,丰要是通过PLC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PLC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PLC系统供电的电源,一般都采用隔离性能较好的电源,而对于变送器供电的电源和与PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源,并未受到足够的重视,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PLC系统的干扰。
此外,为保证电网馈点不中断,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PLC控制系统的理想电源。
(1) PLC电源线、I/O电源线、输入信号线、输出信号线、交流线、直流线都应尽量分开布线。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线,且后者应采用屏蔽线,并且将屏蔽层接地。数字传输线也要用屏蔽线,并且要将屏蔽层接地。由于双绞线中电流方向相反、大小相等,可将感应电流引起的噪声相瓦抵消,故信号线多采用双绞线或屏蔽线。
(2)输入/输出信号的防错:
当输入信号源为晶体管,或是光电开关输出类型时,在关断时仍有较大的漏电流。而PLC的输入继电器灵敏度较高,若漏电流干扰超过一定值,就形成了误信号。同样,当输出元件为VTH(双向晶体闸管)或是晶体管输出,而外部负载又很小时,会因为这类输出元件在关断时有较大的漏电流,引起微小电流负载的误动,导致输入与输出信号的错误,给设备和人身造成不良后果。
解决上述问题的方法是在这类输入、输出端并联旁路电阻,以减小PLC输入电流和外部负载上的电流。
还有一种方法是在PLC输入端加RC滤波环节,利用RC的延迟作用来抑制窜入脉冲所引起的干扰;在晶闸管输出的负载两端并联RC浪涌电流抑制器,减小漏电流的干扰。
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