可編程控制器使用注意事項(xiàng)及抗干擾問題

朱娟娟

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2.山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006）

1 引言

可編程控制器是一種新型工業(yè)控制裝置，它功能強(qiáng)大、可靠性高、使用方便，已經(jīng)成為工業(yè)自動化的支柱產(chǎn)品。目前，在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于電力、建材、機(jī)械制造、交通、環(huán)保等各行業(yè)。雖然PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的，在設(shè)計制造時已采取了很多措施，使其環(huán)境適應(yīng)力很強(qiáng)。但如果工作環(huán)境極其惡劣，或者安裝操作不當(dāng)，都有可能導(dǎo)致程序出錯或運(yùn)算錯誤，從而造成設(shè)備的失控和誤動作，使控制系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。所以，要保證PLC控制系統(tǒng)可靠地運(yùn)行，就需要為其提供合適的工作環(huán)境，正確安裝布線，并采取必要的抗干擾措施。

2 工作環(huán)境

2.1 溫度

PLC要求工作環(huán)境溫度為0~55℃。溫度高時，會出現(xiàn)故障率增大、壽命縮短、電容器漏電流增大等問題。溫度低于允許溫度時，模擬回路精度降低，回路的安全系數(shù)減小，超低溫時可能引起系統(tǒng)不能正常工作。因此，安裝時應(yīng)使PLC盡量遠(yuǎn)離冷、熱源。若周圍環(huán)境溫度高于55℃時，應(yīng)采取散熱措施，如安裝電風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)；溫度低于0℃，應(yīng)增加電加熱器。

2.2 濕度

PLC工作環(huán)境的相對濕度要低于85%。因此，不要把PLC安裝在結(jié)霜、雨淋的場所。同時可將控制柜設(shè)計成密封型的，對于非密封型控制柜，可以在控制室內(nèi)安裝吸濕器。對于長期在潮濕環(huán)境中使用的PLC，可以在印制板上覆蓋一層保護(hù)膜，以防止潮濕空氣對電路板的不利影響。

2.3 振動和沖擊

一般情況下，PLC能承受振動頻率為10～55 Hz、幅值為0.5 mm的頻繁或連續(xù)振動，10 g（g為重力加速度）以下的沖擊。使用時要遠(yuǎn)離振源，當(dāng)使用環(huán)境無法避免振動時，需要采取減振措施，如采用減振膠。

同時，PLC使用時還要避開有腐蝕和易燃?xì)怏w、有大量鐵屑及灰塵的場所。

3 安裝注意事項(xiàng)

（1）PLC應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓電源線和高壓設(shè)備，并且二者之間的距離應(yīng)大于200 mm。

（2）動力部分、控制部分以及PLC的電源和輸入、輸出回路的電源應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和與I/O電源之間應(yīng)采用雙絞線連接。系統(tǒng)的動力線要足夠粗，以減小大功率電機(jī)起動時的線路壓降。

（3）一般情況下，輸入接線不要超過30 m。若環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當(dāng)長些。

（4）PLC的輸入和輸出要分開走線，開關(guān)量與模擬量信號線最好分開敷設(shè)?？梢圆捎闷帘尉€傳送模擬量信號，并將屏蔽層的一端接地。

（5）交流輸出線與直流輸出線應(yīng)分別使用不同的電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線，避免并行。

（6）通常，PLC輸出端的COM端子分組設(shè)置，各組相互隔離。在不同組中的輸出，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出，需采用同一類型、同一電壓等級的電源。

（7）PLC一般可以直接驅(qū)動接觸器、繼電器等負(fù)載。但是，在環(huán)境惡劣、輸出回路接地短路故障較多的場合，最好在輸出回路上加裝熔斷器作為短路保護(hù)。

（8）PLC與強(qiáng)電設(shè)備最好分別使用接地裝置，接地線的截面積應(yīng)大于2.5 mm2，接地點(diǎn)與PLC的距離不能大于50 m。

4 常見干擾來源及抗干擾措施

4.1 常見干擾

4.1.1 電源干擾

電源是干擾進(jìn)入PLC的主要途徑之一。通常情況下都是由電網(wǎng)向PLC系統(tǒng)供電，而電網(wǎng)的覆蓋面很廣，所有的空間電磁干擾都會影響電網(wǎng)，在其線路上感應(yīng)電壓。特別是電網(wǎng)內(nèi)部的變化（如大型設(shè)備的起停、交流傳動裝置產(chǎn)生的諧波等），都會通過輸電線路傳到電源原邊。

4.1.2 信號線引入的干擾

在PLC控制系統(tǒng)中連接著各種信號線，這些信號線在傳輸有用信號的同時，也會引入干擾信號。這種干擾主要來源于：①從變送器供電電源或者共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這常常被忽略；②信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號線引入的干擾，會導(dǎo)致I/O信號工作不正常、測量精度大幅降低，嚴(yán)重時還會損傷元器件。如果系統(tǒng)的隔離性能不好，還將導(dǎo)致信號間相互干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，導(dǎo)致誤動作甚至于死機(jī)。PLC控制系統(tǒng)因這種干擾而引起系統(tǒng)故障的情況也較多。

4.1.3 接地系統(tǒng)引起的干擾

良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件。正確的接地，既可抑制電磁干擾，又可抑制設(shè)備對外界的干擾。而不規(guī)范的接地，則會引起各個接點(diǎn)間存在電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)的正常工作。

4.1.4 PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾

此干擾主要是由系統(tǒng)內(nèi)部元器件以及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生的，如邏輯電路相互輻射，模擬地與邏輯地的相互影響，元器件間的使用不匹配等。不過，作為使用者不必多考慮，但是要選擇應(yīng)用實(shí)績好或經(jīng)過考驗(yàn)的系統(tǒng)。

4.1.5 變頻器干擾

實(shí)際中，PLC經(jīng)常與各類變頻器配合使用。變頻器在啟動以及運(yùn)行過程中產(chǎn)生的諧波會對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量。同時，變頻器的輸出會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，這將影響系統(tǒng)的正常工作。

4.1.6 其他干擾

除以上介紹的情況外，還有一些干擾因素。如由于線路自身老化等原因，導(dǎo)致傳輸信號斷斷續(xù)續(xù)，PLC無法準(zhǔn)確地接收現(xiàn)場信號，造成控制出錯；由于機(jī)械觸點(diǎn)抖動，現(xiàn)場觸點(diǎn)只吸合一次，而PLC卻以為閉合了好幾次，因PLC的掃描周期太短，可能在計數(shù)、累加等指令中出錯，造成控制錯誤。

4.2 主要抗干擾措施

（1）設(shè)備選擇。要選擇抗干擾能力強(qiáng)的產(chǎn)品，尤其是抗外部干擾能力強(qiáng)的產(chǎn)品；了解產(chǎn)家給出的抗干擾指標(biāo)，以保證產(chǎn)品在合適的環(huán)境中工作；考查產(chǎn)品在類似工作中的應(yīng)用效果。另外，在選用進(jìn)口產(chǎn)品時，需按照我國的標(biāo)準(zhǔn)（GB/T13926）進(jìn)行選擇。

（2）在干擾較強(qiáng)或?qū)ο到y(tǒng)可靠性要求高的場合，可以在PLC的電源輸入端安裝帶屏蔽層的隔離變壓器，也可以在電源輸入端加接低通濾波器。另外，在輸入端和輸出端之間加上信號隔離器，也可有效解決干擾問題。

（3）正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)。良好的接地，一方面可以保證安全，另一方面可以有效地抑制干擾。

將機(jī)器設(shè)備的外殼或設(shè)備內(nèi)獨(dú)立器件的外殼接地（即保護(hù)地），可以防止設(shè)備漏電，保護(hù)人身安全。而接地系統(tǒng)的抗干擾措施主要是切斷地環(huán)路引起的干擾。通常情況下，PLC控制系統(tǒng)采用一點(diǎn)接地，將所有的地線端子與最近的接地點(diǎn)相連，以達(dá)到最佳抗干擾效果。另外，PLC的接地線需與設(shè)備的接地端相連接，且接地線的截面積不得小于2.5 mm2，接地電阻要小于10Ω；如果使用了擴(kuò)展單元，則擴(kuò)展單元的接地點(diǎn)要和基本單元的接地點(diǎn)連在一起。為了有效地抑制加在電源與輸入、輸出端的干擾，PLC需接專用的地線，并且接地點(diǎn)要與動力設(shè)備的接地點(diǎn)分開，嚴(yán)禁將PLC與其他設(shè)備串聯(lián)接地。

（4）變頻器干擾的抑制。對于來自電源的傳導(dǎo)干擾，可以加隔離變壓器，這樣絕大部分的傳導(dǎo)干擾都將被阻隔在變壓器之前。使用濾波器，濾波器有較強(qiáng)的抗干擾能力，同時還能防止將設(shè)備本身的干擾傳給電源，有的濾波器還具有吸收尖峰電壓的功能。在變頻器到電動機(jī)之間使用交流電抗器，這樣可減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產(chǎn)生的電磁輻射。

（5）利用PLC內(nèi)部豐富的軟元件，設(shè)計一些程序來提高系統(tǒng)的抗干擾能力，即軟件抗干擾。軟件抗干擾主要是根據(jù)一定的原則識別有用信號與干擾信號，并且將干擾信號消除。一是根據(jù)有用信號與干擾信號出現(xiàn)的時間不同，在有用信號出現(xiàn)時打開輸入口接收信號，在干擾信號出現(xiàn)時封鎖輸入口，這樣可將干擾信號濾除。二是利用有用信號比干擾信號持續(xù)的時間長，連續(xù)多次采樣，濾除干擾信號。三是在程序上將從不同位置、不同輸入口接收到的同一信號進(jìn)行比較，依據(jù)既定的邏輯關(guān)系判別真?zhèn)?，從而將干擾信號濾除。

5 結(jié)束語

在新的時期，PLC將會有更大的發(fā)展，它將在自動化領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。而PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此在使用PLC時必須綜合考慮各方面的因素，來保證PLC控制系統(tǒng)正常工作，保證工業(yè)設(shè)備安全高效運(yùn)行?？梢灶A(yù)見，PLC產(chǎn)業(yè)一定會有一個美好的未來。

[1]林劍，王鵬.淺談PLC可編程序控制器使用注意事項(xiàng)及故障診斷.煤礦現(xiàn)代化，2009（5）．

[2]王子文.PLC技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目教程.北京科學(xué)技術(shù)出版社，2010

[3]廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2007