PLC控制系統(tǒng)抗干擾的方法

吳丙軍

(錦州漢拿電機(jī)有限公司，遼寧 錦州 121013)

0 序言

可編程控制器簡稱為PLC，是一種專門用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程，易于和工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，并容易進(jìn)行功能擴(kuò)充。PLC能在工業(yè)環(huán)境中直接運(yùn)用，不需專門的空調(diào)和恒溫裝置，具有體積小、功能強(qiáng)、速度快、可靠性高、通訊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，廣泛用于機(jī)械制造、冶金、化工、交通、電子、印刷、食品、建筑等行業(yè)。但在工業(yè)環(huán)境中，電壓的變化、強(qiáng)磁場、電氣設(shè)備特別是電子設(shè)備的大量應(yīng)用產(chǎn)生的高頻干擾，嚴(yán)重影響到PLC的正常運(yùn)行，PLC系統(tǒng)抗干擾措施是否得力，關(guān)系到PLC系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行控制功能。

1 干擾的類型

在工業(yè)環(huán)境中，可編程控制器所受的干擾主要分為傳導(dǎo)型和輻射型二種。顧名思義，傳導(dǎo)型干擾就是通過電氣線路進(jìn)入PLC系統(tǒng)的干擾信號；輻射型干擾是通過空間感應(yīng)進(jìn)入PLC系統(tǒng)的干擾信號。

1.1 傳導(dǎo)型干擾

通過各種電氣線路進(jìn)入PLC系統(tǒng)，包括供電干擾、強(qiáng)電干擾和接地干擾。

1.1.1 供電干擾

PLC系統(tǒng)本身一般都配備有專用的電源模塊，用于給PLC系統(tǒng)提供直流穩(wěn)壓電源，如西門子公司的S7系列PLC，提供不同容量的電源模塊給PLC提供穩(wěn)定的直流電源。雖然如此，但從交流供電網(wǎng)絡(luò)傳來的干擾信號仍然可能影響電源電壓的穩(wěn)定性，并可能經(jīng)過整流后傳入PLC控制器，影響PLC的運(yùn)行。此種干擾信號主要來源于附近大容量電氣設(shè)備的開、停，負(fù)載的突然變化；供電系統(tǒng)中斷路器對供電線路的開斷和接通；雷擊或雷電感應(yīng)產(chǎn)生的沖擊電流等，在嚴(yán)重時PLC控制器的RAM存貯器中的程序丟失或紊亂，造成難以估量的損失。

1.1.2 強(qiáng)電干擾

線路中繼電器、接觸器等感性負(fù)載，其控制電壓一般是交流220V，感性負(fù)載在斷電時會產(chǎn)生過電壓和沖擊電流，影響驅(qū)動電路，還會通過電磁感應(yīng)干擾其它線路，甚至?xí)M(jìn)入PLC控制器，影響PLC的正常功能。

1.1.3 接地干擾

接地方式不當(dāng)，容易形成接地環(huán)路，產(chǎn)生接地干擾。如果接地點(diǎn)相隔較遠(yuǎn)時，則不同位置的接地點(diǎn)的電位不相等，從而形成接地電位差。

1.2 輻射型干擾

通過空間感應(yīng)進(jìn)入PLC系統(tǒng)的干擾。PLC控制系統(tǒng)一般安裝于電氣控制柜內(nèi)，同時它的輸入輸出信號線常與動力線路在同一橋架內(nèi)并排敷設(shè)，PLC系統(tǒng)和其輸入輸出信號線附近必定存在有較強(qiáng)的磁場、電場、靜電場或電磁波輻射源，在安裝中若未認(rèn)真考慮干擾的問題，常會由于干擾的存在，影響PLC對控制信號的采集和其控制功能的正常發(fā)揮。特別是大功率感性負(fù)載的通斷，引起磁場的急劇變化，接觸器觸點(diǎn)產(chǎn)生的電火花產(chǎn)生高頻輻射對PLC系統(tǒng)的影響。

2 抗干擾的主要方法

2.1 供電方面：主要的措施是穩(wěn)壓、濾波、隔離

2.1.1 穩(wěn)壓

選用質(zhì)量好、工作可靠的電子交流穩(wěn)壓器，用以給PLC系統(tǒng)提供穩(wěn)定的交流電壓，穩(wěn)壓器不僅可以提供穩(wěn)定的電壓，同時可以消除高頻脈沖的干擾。選用穩(wěn)定的交流電源，PLC系統(tǒng)的電源與動力線路分別引自不同的變壓器，可以避免大感性負(fù)載的啟停對供電電源的影響。如果實際中可能只有一臺變壓器，則可以采用從配電母排上引專用線的方法，盡量減小干擾的影響。

2.1.2 濾波

增加低通濾波器，用來濾去交流電源中的高頻分量或脈沖電流。對于直流供電，可用電容濾波，消除干擾對PLC系統(tǒng)的影響。

2.1.3 隔離

增加隔離變壓器。在電源接入PLC系統(tǒng)前加裝隔離變壓器，其初級屏蔽層接中性線，二次側(cè)屏蔽層與PLC系統(tǒng)共地，用以阻斷干擾的傳導(dǎo)通路，并抑制干擾信號的強(qiáng)度，同時配合使用低通濾波器。

2.2 強(qiáng)電干擾方面

主要采取以下措施

2.2.1 在電感性負(fù)載旁并聯(lián)一阻容吸收裝置或二極管、穩(wěn)壓管，用來吸收瞬時過電壓。

2.2.2 采用光電耦合的辦法進(jìn)行隔離。

2.3 接地干擾

通常采用單點(diǎn)接地，避免接地點(diǎn)相隔太遠(yuǎn)。在接地點(diǎn)相隔較遠(yuǎn)時，增加導(dǎo)線截面積，以減小電阻。

2.4 輻射型干擾

2.4.1 PLC系統(tǒng)安裝于單獨(dú)的箱體中，制作箱體的材料使用薄鐵板或鋼板等導(dǎo)磁材料，可以防止外界磁場的干擾。

2.4.2 對于PLC模擬信號線和通訊電纜，使用屏蔽線，并將屏蔽層單端接地。

2.4.3 講究布線方式。屏蔽線盡可能遠(yuǎn)離大功率感性負(fù)載，盡量避開動力線路單獨(dú)敷設(shè)，若與動力線路不能分開布設(shè)時，可使用鍍鋅管敷設(shè)，既可防止干擾，又可保護(hù)線路。

3 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，更好的控制理念也不斷的涌現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域也不斷的拓展，每種控制系統(tǒng)都有其自身的特點(diǎn)，產(chǎn)生系統(tǒng)擾動的原因也不盡相同。因此應(yīng)用中采用哪種抗干擾方式要根據(jù)其具體的要求精度、場合以及成本總體來考慮。

［1］西門子公司 S7-200用戶手冊[Z].

［2］王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

［3］徐德，孫同景，陳桂友.可編程控制器[M].山東科學(xué)技術(shù)出版社，1996.

［4］陳立定，吳玉定，蘇開才.電氣控制與可編程控制器[M].華南理工大學(xué)出版社，2001.