正航如何防范PLC使用中的干扰问题_正航_PLC控制系统

正航如何防范PLC使用中的干扰问题

2011/12/29 16:30:25

一、问题背景 随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。正航PLC在钢铁、建材、电力、机械制造、纺织、环保及文化娱乐等各行各业都有广泛的应用，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，因此要提高PLC控制系统可靠性，必须预先防范好各种干扰，这样才能有效保证系统可靠运行。 二、产生原因 影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部分，其原因是电流改变产生磁场，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）来自电源的干扰 正航电子维修部和技术部故障产品反馈和返修数据统计报告中显示，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况最多。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和电流。尤其是电网内部的变化，如开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。 2）来自PLC内部24V电源引入的干扰 正航系列PLC的CPU单元均自带一个DC24V电源，该电源输出电流可达400mA。如果该DC24V电源连接设备超出了额定范围或接了感性设备，有可能影响PLC的正常工作。 3）来自不规范接地的干扰 PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。而不规范的接地就有可能对各个接地点造成不同的地电位差，引起地环路电流以及信号共模干扰，影响系统正常工作。 4）来自相邻变频器的干扰 在PLC的实际应用中，经常与各类型号的变频器配合使用，由PLC的输出控制变频器的运行。变频器起动机运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响系统正常工作。 三、解决方案 通过下面几种措施，可以有效的抑制各类干扰： 1）使用隔离变压器等对进PLC的AC220V电源隔离。尽量不要使用从AC380V某一相拉出来的220V电源。如果现场存在大电机、大功率变频器等，尽量与这些设备使用不同路的电源。隔离变压器可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前，同时还兼有电源电压变换的作用，抗干扰方案示意图如图1所示：

图1 加隔离变压器抗干扰方案示意图

2）控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电路电源分开，如图2所示：

图2 PLC供电系统图

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。如果PLC控制系统中有感性设备，需在感性设备两端反并联一个续流二极管，减少感性设备的反电动势对PLC控制系列带来的冲击。 3）PLC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，但须用自己的接地线直接与公共接地极相连。如图3所示：

绝对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，各单元之间应采用同一点接地，以保证各单元间等电位。 4）通讯线路和变频器输入输出分开布线，不能分开时，二者绝对不能平行走线，只能交叉90度走线。通讯线路必须使用屏蔽电缆，电缆屏蔽层必须可靠接地，通讯线路的露头尽量短。 四、总结 正航PLC在产品内部已采用多项技术提高PLC的抗干扰能力，但PLC控制系统中的干扰因素非常复杂，因此应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制干扰源，对有些干扰情况还需做具体分析，对症下药，这样才能保证PLC控制系统的正常运行。