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摘要:分析影响plc控制系统稳定性的主要因素,结合实际提出在工程应用时必须综合考虑系统的抗干扰性能,并提出了几种有效的抗干扰措施,对plc控制系统的干扰抑制具有普遍意义。
关键词:plc;自动控制系统;稳定性;抗干扰
随着科技的发展,plc在工业自动化领域的应用日益广泛,plc系统的稳定性影响到工业企业的安全生产和经济成本,而系统的抗干扰能力是系统安全运行的关键【1】。Plc所处工业环境恶劣,要提高PLC系统可靠性,一方面要求plc自身的抗干扰能力;另一方面,要求工程设计、安装施工和使用维护中多方面配合,有效增强系统的抗干扰性能【2】】。
一、自动控制系统干扰产生原因
影响plc控制系统的干扰源,基本上都发生在电压、电流发生急剧变化的部位,原因是电流导致磁场发生变化,对设备产生电磁辐射,磁场改变产生电流,电磁高速产生电磁波,plc控制系统中电磁干扰的主要来源有:
1)电源产生的干扰
根据资料显示,因电源引入的干扰造成plc控制系统的故障情况最多,plc系统的正常供电电源均由电网供电,由于电网覆盖范围广,将受到所有空间电磁干扰,在线路上感应电压、电流,尤其在网内部的变化如开关操作浪涌、大功率电力设备启停、交直流转换装置引发的谐波、电网短路暂态冲击等【2】。
2)来自plc内部直流电源引入的干扰
Plc的cpu均自带一个DC 24V传感器电源,电流约400ma,若直流电源连接设备负载过大或者连接感性负载,或开关量开启频繁,这就极易产生电磁干扰,影响plc系统正常工作。
3)不规范的接地引入的干扰
在自动控制系统中,A/D,D/A转换、显示等输入、输出接口必不可少,这些接口与cpu之间的联系对干扰很敏感,这就需要系统有良好的接地。地线包括系统地、屏蔽地、交流地、模拟地和保护地等【3】,不规范的接地有可能对各个接地点造成不同的地电位差,引起地环路电流及信号共模干扰,影响系统正常工作。
二、对系统干扰的解决方案
通过以下措施可以有效抑制干扰
1)使用隔离变压器、滤波器等对plc的交流电源AC 220V电源隔离,若现场存在大功率用电设备像变频器、大电机,尽量与这些设备使用不同路电源,隔离变压器等可以将绝大部分的高次谐波等干扰阻隔在變压器之前,同时还兼有电源电压变换的作用。
2)通过布线抑制干扰:PLC电源线、I/O电源线、IN/OUT信号线、交直流线、主电路电源线尽量分开布线,如负载为感性负载或阻性负载开启频繁,可以选择在负载测并联RC、二极管,减少感性设备的反电动势对PLC控制系统带来的冲击。通讯线路和交流负载线分开布线,不能分开时,二者决不能平行走线,只能交叉90°走线。通讯线路必须使用屏蔽电缆,屏蔽层须可靠接地,通讯线路的露头尽量短【4】。
3)自动控制系统的接地最好采用专用的接地极。如不可能也可与其他装置共用接地系统。但必须用自己的接地线直接与公共接地极相连,不允许与大功率装置共用接地系统。PLC的接地极离PLC越近越好,即接地线越短越好。PLC如由多单元组成,各单位之间应采用同一点接地,以保证各单元间等电位。
4)采用软件技术抑制干扰:采样模拟量信号时,采用平均法,降低干扰影响;采用中断法,抑制程序失常。设置中断程序,当程序失常时间大于设定时间时,中断程序动作,将程序复位【3】。
三、总结
随着科技发展,PLC在产品内已采用光电隔离等多项技术提高PLC的抗干扰能力,但PLC系统的干扰因素非常复杂,因此应综合考虑各方面的因素,合理有效的抑制干扰源
参考文献:
[1] 于庆广:可编程控制器原理及系统设计[m].北京:清华大学出版社,2005
[2] 段苏振:提高plc控制系统可靠性的设计因素[j],电气传动,2005
[3] 王燕妮 李传伟:plc控制系统的抗干扰设计[j],机械T人,2004
[4] 杨新泉 胡艳:提高plc控制系统的可靠性[j],自动化博览,2005
作者简介:
王岩,1975年2月出生,大学本科学历,现在青岛海电发电设备制造有限公司工作,主要从事plc,mcu技术的应用与开发。
关键词:plc;自动控制系统;稳定性;抗干扰
随着科技的发展,plc在工业自动化领域的应用日益广泛,plc系统的稳定性影响到工业企业的安全生产和经济成本,而系统的抗干扰能力是系统安全运行的关键【1】。Plc所处工业环境恶劣,要提高PLC系统可靠性,一方面要求plc自身的抗干扰能力;另一方面,要求工程设计、安装施工和使用维护中多方面配合,有效增强系统的抗干扰性能【2】】。
一、自动控制系统干扰产生原因
影响plc控制系统的干扰源,基本上都发生在电压、电流发生急剧变化的部位,原因是电流导致磁场发生变化,对设备产生电磁辐射,磁场改变产生电流,电磁高速产生电磁波,plc控制系统中电磁干扰的主要来源有:
1)电源产生的干扰
根据资料显示,因电源引入的干扰造成plc控制系统的故障情况最多,plc系统的正常供电电源均由电网供电,由于电网覆盖范围广,将受到所有空间电磁干扰,在线路上感应电压、电流,尤其在网内部的变化如开关操作浪涌、大功率电力设备启停、交直流转换装置引发的谐波、电网短路暂态冲击等【2】。
2)来自plc内部直流电源引入的干扰
Plc的cpu均自带一个DC 24V传感器电源,电流约400ma,若直流电源连接设备负载过大或者连接感性负载,或开关量开启频繁,这就极易产生电磁干扰,影响plc系统正常工作。
3)不规范的接地引入的干扰
在自动控制系统中,A/D,D/A转换、显示等输入、输出接口必不可少,这些接口与cpu之间的联系对干扰很敏感,这就需要系统有良好的接地。地线包括系统地、屏蔽地、交流地、模拟地和保护地等【3】,不规范的接地有可能对各个接地点造成不同的地电位差,引起地环路电流及信号共模干扰,影响系统正常工作。
二、对系统干扰的解决方案
通过以下措施可以有效抑制干扰
1)使用隔离变压器、滤波器等对plc的交流电源AC 220V电源隔离,若现场存在大功率用电设备像变频器、大电机,尽量与这些设备使用不同路电源,隔离变压器等可以将绝大部分的高次谐波等干扰阻隔在變压器之前,同时还兼有电源电压变换的作用。
2)通过布线抑制干扰:PLC电源线、I/O电源线、IN/OUT信号线、交直流线、主电路电源线尽量分开布线,如负载为感性负载或阻性负载开启频繁,可以选择在负载测并联RC、二极管,减少感性设备的反电动势对PLC控制系统带来的冲击。通讯线路和交流负载线分开布线,不能分开时,二者决不能平行走线,只能交叉90°走线。通讯线路必须使用屏蔽电缆,屏蔽层须可靠接地,通讯线路的露头尽量短【4】。
3)自动控制系统的接地最好采用专用的接地极。如不可能也可与其他装置共用接地系统。但必须用自己的接地线直接与公共接地极相连,不允许与大功率装置共用接地系统。PLC的接地极离PLC越近越好,即接地线越短越好。PLC如由多单元组成,各单位之间应采用同一点接地,以保证各单元间等电位。
4)采用软件技术抑制干扰:采样模拟量信号时,采用平均法,降低干扰影响;采用中断法,抑制程序失常。设置中断程序,当程序失常时间大于设定时间时,中断程序动作,将程序复位【3】。
三、总结
随着科技发展,PLC在产品内已采用光电隔离等多项技术提高PLC的抗干扰能力,但PLC系统的干扰因素非常复杂,因此应综合考虑各方面的因素,合理有效的抑制干扰源
参考文献:
[1] 于庆广:可编程控制器原理及系统设计[m].北京:清华大学出版社,2005
[2] 段苏振:提高plc控制系统可靠性的设计因素[j],电气传动,2005
[3] 王燕妮 李传伟:plc控制系统的抗干扰设计[j],机械T人,2004
[4] 杨新泉 胡艳:提高plc控制系统的可靠性[j],自动化博览,2005
作者简介:
王岩,1975年2月出生,大学本科学历,现在青岛海电发电设备制造有限公司工作,主要从事plc,mcu技术的应用与开发。