當(dāng)前位置：PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)及應(yīng)用
來(lái)源：永通機(jī)械設(shè)備有限公司 瀏覽次數(shù)：5109次 更新日期：2009-02-24
- PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和通訊技術(shù)的一種工業(yè)自動(dòng)控制裝置。
PLC作為新一代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，因其具有體積小、功能強(qiáng)、通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易學(xué)及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。由于PLC是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。但如果環(huán)境過(guò)于惡劣，如強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)腐蝕、高粉塵、強(qiáng)輻射、劇烈的沖擊和震動(dòng)，都不能保證PLC正常、安全地運(yùn)行。因此，研究PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 - 影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的主要因素
PLC控制系統(tǒng)的可靠性通常用平均故障間隔時(shí)間來(lái)衡量。它表示系統(tǒng)從發(fā)生故障進(jìn)行修理到下一次發(fā)生故障的時(shí)間間隔的平均值。PLC裝置本身是非常可靠的，而PLC控制系統(tǒng)的干擾主要是外部環(huán)節(jié)和硬件配置不當(dāng)引起的。
一是電源側(cè)的工頻干擾，它由電源進(jìn)入PLC裝置，造成系統(tǒng)工作不正常；
二是線路傳輸中的靜電或磁場(chǎng)耦合干擾，以及周?chē)哳l電源的輻射干擾，靜電耦合是通過(guò)信號(hào)線與電源線之間的寄生電容，磁場(chǎng)耦合發(fā)生在長(zhǎng)布線中線間的寄生互感上，高頻輻射是通過(guò)高頻交變磁場(chǎng)與信號(hào)間的寄生電容；
三是PLC控制系統(tǒng)的接地系統(tǒng)不當(dāng)引起的干擾。
因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往從以下幾個(gè)方面考慮：
1）對(duì)程序和數(shù)據(jù)的保護(hù)；
2）對(duì)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)性；
3）故障安全原則，系統(tǒng)間獨(dú)立性原則與冗余及容錯(cuò)結(jié)構(gòu)；
4）運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性。 - PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)
根據(jù)影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的主要因素，在PLC控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該從系統(tǒng)軟件和硬件兩方面考慮，以提高PLC控制制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。而在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中，主要考慮控制系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì)。
1）抑制電源系統(tǒng)引入的干擾
為了抑制電網(wǎng)大容量設(shè)備起停引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)及工頻干擾，這方面可采用隔離變壓器，并進(jìn)行濾波，所有屏蔽層進(jìn)行良好接地。
2）安裝與布線額的抗干擾設(shè)計(jì)應(yīng)用
在大地電位變化較大的場(chǎng)所，PLC系統(tǒng)受到共模干擾，而且很容易轉(zhuǎn)變?yōu)榇８蓴_，因此控制系統(tǒng)的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)就尤為重要。控制系統(tǒng)的接地方式采用獨(dú)立接地方。接地時(shí)應(yīng)注意：接地線應(yīng)盡量短且截面積應(yīng)大于2mm；接地點(diǎn)盡量靠近控制器；接地線應(yīng)避開(kāi)強(qiáng)電回路和主回路的電線，無(wú)法避開(kāi)時(shí)應(yīng)垂直交叉；接地電阻應(yīng)小于2Ω。
PLC電源線、I/O電源線、輸入信號(hào)線、輸出信號(hào)線、交流線、直流線分別使用各自的電纜，且盡量分開(kāi)布線。開(kāi)關(guān)量信號(hào)線和模擬量信號(hào)線也盡量分開(kāi)布線。而且，模擬量信號(hào)線應(yīng)需要屏蔽電纜，并將電纜的屏蔽層接地；數(shù)字傳輸線也要采用屏蔽電纜，并將電纜的屏蔽層接地；當(dāng)交流與直流的輸入和輸出信號(hào)線不得不問(wèn)時(shí)使用同一配線管時(shí)，直流輸入、輸出信號(hào)線要使用屏蔽電纜，并將屏蔽層接地。
3）輸入信號(hào)的抗干擾設(shè)計(jì)與應(yīng)用
輸入設(shè)備的輸入信號(hào)的線間干擾(差模干擾)用輸入模塊的濾波器可以使其衰減，然而，輸入信號(hào)線與地問(wèn)的共模十?dāng)_在控制器內(nèi)部回路產(chǎn)生的電位差仍會(huì)引起控制器誤動(dòng)作。因此，為了抗共模F擾，控制器要良好接地。
當(dāng)輸入信號(hào)源為感性元件，輸出負(fù)載的負(fù)載特性為感性元件時(shí)，為了防止反沖感應(yīng)電勢(shì)或浪涌電流損壞模塊，對(duì)于交流輸入信號(hào)在負(fù)載倆端并聯(lián)電容C和電阻R，對(duì)于直流輸入信號(hào)并聯(lián)續(xù)流二極管VD，對(duì)于感應(yīng)電壓的干擾，采用輸入電壓直流化或輸入端并接浪涌吸收器的方法抑制。
4）輸出信號(hào)的抗干擾設(shè)計(jì)
交流感性負(fù)載場(chǎng)合下，在負(fù)載兩端并接浪涌吸收器；直流負(fù)載場(chǎng)合下，在負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管VD，以抑制輸出信號(hào)的干擾，另外，從抗干擾的角度出發(fā)，適當(dāng)選擇I/0模塊也是很重要的。在干擾多的場(chǎng)合，可選用絕緣型的I/O模塊和裝有浪涌吸收器的模塊，可以有效地抑制輸入輸出信號(hào)地干擾。
5）輸入輸出信號(hào)漏電流地處理
當(dāng)輸入信號(hào)源為晶體管，或是光電開(kāi)關(guān)輸出類(lèi)型時(shí)，當(dāng)輸出元件為雙向，或是晶體管輸出而外部負(fù)載又很小時(shí)會(huì)因?yàn)檫@類(lèi)輸出元件在關(guān)斷時(shí)有較大地漏電流，使輸入電路和外部負(fù)載電路不能關(guān)斷，導(dǎo)致輸入與輸出信號(hào)地錯(cuò)誤。為此，在這類(lèi)輸入、輸出端要并聯(lián)旁路電阻，以減小PLC輸入電流和外部負(fù)載上的電流。
6）輸入輸出信號(hào)采用光電隔離措施的抗干擾設(shè)計(jì)
利用光電耦合器的開(kāi)關(guān)特性實(shí)現(xiàn)輸入和輸出信號(hào)的完全隔離，是抑制干擾的有效措施之一。光電耦合器把各種模擬負(fù)載和數(shù)字信號(hào)源隔離開(kāi)來(lái)，也就是把“模擬地”和“數(shù)字地”斷開(kāi)。由于光電耦合器具有很高的輸入/輸出絕緣電阻和較高地輸出阻抗，被測(cè)信號(hào)可通過(guò)光電耦合器獲得通路，而共模干擾信號(hào)由于不成回路而得到有效抑制，因此，在PLC控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)I/O信號(hào)經(jīng)光電耦合器隔離，與PLC系統(tǒng)本體分開(kāi)，切斷了干擾噪聲的通道，解決了輸入輸出回路的抗干擾問(wèn)題，是系統(tǒng)調(diào)試方便，運(yùn)行可靠。
在專(zhuān)用磨床的PLC控制系統(tǒng)中，采用了以上幾種方式的抗干擾措施，取得了良好的系統(tǒng)抗干擾能力，該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的使用，未出現(xiàn)由于干擾而引起的誤動(dòng)作，整個(gè)PLC系統(tǒng)的故障率也下降了，系統(tǒng)運(yùn)行正常。
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