淺談如何抵抗PLC—變頻器控制系統(tǒng)干擾

摘 要：隨著PLC變頻器控制系統(tǒng)的應用逐步廣泛，各式各樣的干擾致使系統(tǒng)實際工作時經(jīng)常出現(xiàn)誤動作，電機損耗等，采用合理的措施能提升PLC變頻器控制系統(tǒng)的可靠性。文中從變頻器存在的干擾問題展開研究，介紹了提升PLC變頻器抗干擾性能的對策。

關(guān)鍵詞：PLC-變頻器；控制系統(tǒng)；干擾；

中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-04-00-01

隨著變頻器的快速發(fā)展和應用，系統(tǒng)的抗干擾性能受更多的關(guān)注。PLC控制系統(tǒng)的可靠性與企業(yè)的安全生產(chǎn)有著必然聯(lián)系，控制系統(tǒng)的抗干擾能力是影響其安全運行的重要指標。自動化系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置的不同PLC，多數(shù)都設(shè)置在強電電路及設(shè)備組合完成的電磁環(huán)境內(nèi)。提高PLC控制系統(tǒng)安全可靠性，不單單要生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力，也要求維護、設(shè)計等多個環(huán)節(jié)的配合才能達到解決問題的目的，從而保證系統(tǒng)的正常運行。

一、PLC-變頻器控制系統(tǒng)主要的干擾問題

干擾類型根據(jù)抗干擾產(chǎn)生的原因不同，因噪聲形成因素存在差異，主要分為放電噪聲、浪涌噪聲等，因噪聲的波形或性質(zhì)各不相同，主要分為持續(xù)嘈聲、偶發(fā)嘈聲等內(nèi)容。

（一）電源產(chǎn)生的干擾

電源干擾致使PLC變頻器控制系統(tǒng)遭到較多的障礙，PLC系統(tǒng)正常的供電電源是由電網(wǎng)供電完成。因電網(wǎng)覆蓋范圍比較廣泛，容易因各種空間電磁干擾影響線路上的電壓和電路。特別是電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生的改變，入開關(guān)操作浪涌、交直流設(shè)施引發(fā)的諧波、短路等問題，都通過輸電線路傳送給電源原邊。PLC電源經(jīng)常采用隔離電源，單PLC電源制造工藝不達標，并沒有得到優(yōu)良的隔離效果。

（二）信號線引起的干擾

與PLC-變頻器相連接的不同信號傳輸線，會出現(xiàn)各類外部干擾信號侵入的狀況。出現(xiàn)這種干擾主要因以下兩種情況：一是使用變送器電源和電網(wǎng)經(jīng)過串聯(lián)產(chǎn)生干擾，一般會忽視這種情況；二是信號線由于電磁輻射產(chǎn)生的干擾體，干擾情況非常嚴重。由于信號線引發(fā)的干擾會嚴重影響正常工作，會導致元器件受損嚴重。

二、提升PLC變頻器抗干擾能力的辦法

（一）科學保護電源系統(tǒng)

電網(wǎng)沖擊嚴重影響著控制系統(tǒng)的準確度和可靠性，有時候電網(wǎng)的沖擊也會為整個系統(tǒng)帶來嚴重影響。PLC系統(tǒng)在其電源進線位置安裝最佳的隔離變壓器、浪涌保護器等保護設(shè)施，隔離變壓器屏蔽層接地效果對干擾信號有重要影響。同時，把輸入輸出電源線采用雙絞線設(shè)計，從而降低電源線之間的干擾性。安裝浪涌保護器能有效抑制外部電路的電流和尖峰電壓。對部分重要的設(shè)施也能分離供電系統(tǒng)，安裝變流穩(wěn)壓器等設(shè)施進行防范。

（二）輸出及輸入端的保護措施

在線路內(nèi)安裝濾波器能有效抑制干擾信號由變頻器通過電源線傳導干擾著電動機。變頻器的輸出會在短期內(nèi)產(chǎn)生1.35倍于主電網(wǎng)的脈沖電壓，太大的電壓上升率和極高的電壓峰值會嚴重破壞電動機的絕緣體，也會在電動機內(nèi)形成軸承電流，電動機的噪音明顯增大，且電動機的壽命降低，為避免電磁噪聲和電動機損耗，延長電動機的使用壽命。為降低對電源產(chǎn)生的傳導干擾，可以在變頻器的輸入部位安裝濾波器。變因濾波器的接地導線存在極大的短路電流，所以安裝濾波器必須設(shè)定良好的接地設(shè)施，如果可以，可以把濾波器外殼與機箱的金屬部位直接連接，確保整個機箱或接地電阻保持最低狀態(tài)。PLC輸入端最佳的保護措施是在外設(shè)置光電耦合器，如果出現(xiàn) 高電壓侵入的情況，輸入回路得以隔離達到保護效果。與更換熔斷器一樣便于更換損壞的光耦，存在的故障 可以快速排除。一般情況下，PLC輸出驅(qū)動負載主要劃分為交流負載 和直流負載這兩種情況。交流負載的保護對策是并聯(lián)阻容吸收電路，防止浪涌電流的巨大沖擊。頻器的輸出端規(guī)定不要連接電容器，防止逆變器導通或者關(guān)斷時形成大量的電流，嚴重損壞逆變器。輸出濾波器采用LC電路組成時，濾波器與電容器的一側(cè)相聯(lián)接。

（三）接地保護措施

合理的接地有助于抵抗外來的干擾例，也能降低設(shè)備自身對外界產(chǎn)生的干擾。實際操作時，因系統(tǒng)的電源零線、地線不分，控制信號的屏蔽設(shè)施與主電路導線屏蔽設(shè)施連接混亂，致使整個系統(tǒng)的可靠性不高。變頻器主回路端子PE正確的接地方式是提升變頻器抑制噪聲能力的主要手段。變頻器接地端子E的電阻越小越好，接地倒顯得截面積和長度分別控制為2mm、20m。變頻器接地應于動力設(shè)備接地點相互分開，不要共地。信號輸入線的屏蔽層要設(shè)置在E上，器另一端也不得接于地端，不然會導致信號變化波動較大。

（四）屏蔽干擾源

屏蔽干擾源也是有效抑制干擾的重要方法，為避免輻射干擾，一般變頻器自身設(shè)置鐵殼進行屏蔽，避免變頻器電磁干擾泄漏的情況。輸出線可以使用鋼管進行屏蔽，尤其是再采用外部信號控制變頻器時，規(guī)定信號電纜的長度一般控制在20m以內(nèi)，當然不同廠家的具體要求有所差異。信號電纜一般使用雙芯屏蔽電纜，并與主電路電纜和信號電纜相互分離，不可以把其設(shè)置在同一個配管或電纜槽內(nèi)，進入柜內(nèi)的信號電纜可以設(shè)置為同一電壓等級。為達到最佳的屏蔽效果，屏蔽罩也要使用最佳的接地方式。

（五）選取合理的接線方式

現(xiàn)場信號線接入PLC主要包括單端和差動輸入兩種方法。單端方式是把信號線負極與PLC系統(tǒng)相連接，只有把正極接入PLC模板的端子，這一接線辦法優(yōu)點能有效節(jié)省硬件資源，但極易受到共模的干擾，所以外界干擾大的位置不要使用這一方法。差動方式是各路輸入都獨立連接PLC系統(tǒng)，這一辦法會對外界產(chǎn)生極強的抵抗力，但端子的利用率比較低，所以必須根據(jù)施工地的具體情況挑選最佳的接線方式。

三、結(jié)束語

總之，PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計是一項比較系統(tǒng)的工程，主要設(shè)計生產(chǎn)流程、接地、傳感器等知識，只有設(shè)計可靠性高、實用性高的PLC控制系統(tǒng)，才能保障整個系統(tǒng)的安全運行。

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