從電氣自動化安全的角度談西門子工業(yè)控制的PLC應用及干擾

張平

摘 要：隨著計算機技術以及通信技術的快速發(fā)展，計算機控制技術在工業(yè)的不同領域中被廣泛應用。為了能夠?qū)I(yè)發(fā)展進行有效的管理，適當?shù)臏p輕工作強度，提高工作效率，對生產(chǎn)線的自動控制技術提出了更高的要求，自動控制技術需要具有較強的靈活性和可靠性，西門子可編程序控制器就是適應了這一要求而出現(xiàn)的。這一程序在電氣自動化方面應用較為廣泛，但是還存在一些安全干擾問題，本文就從電氣自動化安全角度對西門子工業(yè)控制的PLC進行研究。

關鍵詞：電氣；自動化；西門子；PLC；應用；干擾

西門子可編程序控制器主要由六個部分構成，第一個部分是CPU模塊，第二個部分是數(shù)字量和模擬量的輸入輸出模塊，第三個是電源模塊，第四個是通信模塊，第五個是接口模塊，最后是編程設備。PLC在安裝過程中有較強的穩(wěn)定性，同時也具有較好的抗干擾能力，但是在應用中仍然存在一些干擾源，需要找到抗干擾措施減少干擾，保證自動化控制的安全。

1 PLC在工廠的的應用及應注意的問題

1.1 PLC在工廠的的應用

作為電氣控制的主流應用，西門子可編程序控制器（PLC）的應用主要表現(xiàn)在四個方面。首先是在數(shù)據(jù)處理中的應用，由于PLC在應用過程中具有多項功能，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和處理以及運算等諸多操作，先將模塊采集的信息輸入到系統(tǒng)中，通過軟件進行分析處理，可以實現(xiàn)大型化的控制，這種功能在食品工業(yè)和冶金工業(yè)領域的應用較為廣泛。其次是在工廠運行閉環(huán)過程中的控制，這一應用主要是對一些持續(xù)變化的模擬量進行控制，例如流量的變化、溫度的變化、壓力以及液位變化等，通過數(shù)字量和模擬量的轉(zhuǎn)換外加CPU對模擬量的處理來控制閉環(huán)。緊接著是在通信聯(lián)網(wǎng)中的應用，西門子PLC中具有特定的通信模塊，可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)對接，與數(shù)控設備以及計算機的連接可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控。最后是在開關量邏輯控制中的應用，這一控制環(huán)節(jié)可以實現(xiàn)順序和數(shù)字量的雙重控制。

1.2 PLC應用中應該注意的問題

PLC在工業(yè)控制應用的過程中應該對工作環(huán)境問題進行調(diào)整，為電氣自動化的安全奠定基礎。首先應該對工作環(huán)境中的溫度進行控制，通常情況下，PLC的環(huán)境溫度應該保持在0～50℃，在安裝控制器時候不能在下面放置發(fā)熱量較大的元件，此外，還應該保持四周的通風空間和散熱空間足夠大。為了使PLC的絕緣性能得到保障，工業(yè)環(huán)境中空氣中的相對濕度要小于85%。還要采用必要的措施減少空氣中的粉塵以及腐蝕性氣體，避免出現(xiàn)氣體爆炸的現(xiàn)象。PLC雖然對電源干擾具有一定的抵抗能力，但是在紋波影響的情況下，PLC仍然會接收到一些錯誤的信號，所以在電源干擾相對嚴重的環(huán)境中應該安裝一臺具有屏蔽作用的隔離變壓器，從而可以適當?shù)臏p少設備與地之間的干擾，保證電氣運行過程中的安全性。

2 PLC系統(tǒng)中的干擾源介紹及抗干擾措施

2.1 PLC系統(tǒng)中的干擾源介紹

PLC系統(tǒng)中的干擾源較多的來源于電壓甚至是電流變化較為劇烈的部位，主要是因為電流在變化的情況下產(chǎn)生磁場，設備就會受到電磁輻射的影響，電磁波對其干擾較為強烈。除此之外，PLC系統(tǒng)中的干擾源還來自于強電干擾和接地系統(tǒng)的干擾，還有系統(tǒng)內(nèi)部的干擾以及變頻器的干擾。

首先是強電干擾，電網(wǎng)有著頗為廣泛的覆蓋范圍，在受到空間電磁干擾的情況下能夠感應線路上的電壓。在電網(wǎng)內(nèi)部變化的影響下一些大型的電力設備會開始慢慢的啟動甚至是停止運行。接地系統(tǒng)對PLC的干擾也是較為嚴重的，接地系統(tǒng)正確時可以對電磁干擾起到抑制作用，也能夠?qū)υO備向外發(fā)出的干擾進行抑制，與此相反，錯誤的接地會引來嚴重的干擾信號，會導致PLC系統(tǒng)難以正常進行工作。

其次，系統(tǒng)內(nèi)部的干擾也是不能忽略的，系統(tǒng)內(nèi)部干擾來源于內(nèi)部元器件以及電路間的電磁輻射，邏輯電路之間會出現(xiàn)相互輻射進而影響到模擬電路，或許是元器件之間的匹配不夠完整就會影響到系統(tǒng)內(nèi)部運行。

最后是變頻器的干擾，變頻器對工業(yè)控制的干擾主要分為兩個部分，一個是變頻器在啟動過程中產(chǎn)生的電磁波會對電網(wǎng)的傳導形成干擾，另一個是變頻器在輸出電磁時會出現(xiàn)輻射干擾，從而使得周邊的設備難以正常進行工作。

2.2 應該采用的抗干擾措施

電源干擾是電氣自動化控制中需要重點注意的問題，為了有效抑制電源對工業(yè)控制產(chǎn)生的干擾，應該安裝一臺隔離變壓器，可以適當?shù)臏p少設備與接地之間的干擾。

對PLC的輸入接線和輸出接線進行控制是減少干擾的第二種措施，輸入接線的長度要適當。如果環(huán)境干擾相對較小而電壓沒有較大的下降，輸入的接線可以稍微長點。此外，輸入線和輸出線不能使用同一根電纜，兩根線要分開。輸入接線連接到輸入端時，要采用常開觸點的形式進行連接，保證編制的電器圖與原來的一致。

完善接地系統(tǒng)是減少干擾的第三種措施，混亂的接地系統(tǒng)往往會對PLC造成干擾，從而影響到整個系統(tǒng)的正常運行。為了保證電源接地安全，需要找出安全接地線，一般將電源線接地和柜體連線接地視為安全接地。為了能夠使屏蔽接地好的發(fā)揮作用，需要保證信號線有唯一的參考地進行參考，這樣以來，電流就能夠在適當?shù)碾娐分辛鲃?，確保系統(tǒng)正常運行。

3 結束語

PLC控制系統(tǒng)是一個相對復雜的系統(tǒng)，對于抗干擾設計應該考慮多方面的影響因素，進而合理的抑制干擾源，才能保證系統(tǒng)安全及其正常運行。

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