消除外部變頻源對換輥系統(tǒng)PLCI/O的干擾

李大文

[摘 要]PLC 以其高可靠性， 較強的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但由于強電磁干擾、安裝或使用不當(dāng)?shù)仍颍?使其可靠性降低， 甚至損壞。因此采用適當(dāng)?shù)目垢蓴_措施變得尤為重要。

[關(guān)鍵詞]PLC 干擾 系統(tǒng)故障

中圖分類號：TM 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）37-0005-01

PLC（Programmable Logic Controller）經(jīng)過幾十年的發(fā)展， 其功能從單機邏輯控制、邏輯運算拓展到遠(yuǎn)程多臺實時控制等， 目前，PLC 已經(jīng)成為一種多功能智能化的綜合控制設(shè)備， 其應(yīng)用范圍也在不斷地向高精度、多功能、超穩(wěn)定方向發(fā)展， 如高精度定尺剪切控制系統(tǒng)就是計算機根據(jù)采樣信號實時向PLC寫入或讀出數(shù)據(jù)， 達(dá)到控制整條生產(chǎn)線的目的， 高檔紡織品面料的印染加工對設(shè)備的要求是多單元拖動系統(tǒng)、高精度同步等。廣泛而復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境不僅要求PLC 的工控功能強大， 而且要求使用者比以往更加注重預(yù)防外界干擾。干擾會造成PLC 讀入讀出數(shù)據(jù)有誤、程序混亂、死機、I/O 模塊損壞等故障，甚至?xí)斐煞浅?yán)重的安全事故， 因此如何高效可靠地使用PLC 、防范干擾已成為一個引人關(guān)注的課題。

1、 PLC系統(tǒng)干擾的主要形式

1.1 電源的干擾

PLC系統(tǒng)控制的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾，空問的輻射電磁場（EMI）主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，若P L C系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi)，就會收到輻射干擾，而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊?？赡茉斐沙绦蝈e誤或運算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運行。

1.2 信號線引入的干擾

與P ID控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信號之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。

1.3 接地系統(tǒng)的干擾

接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（E M C）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴(yán)重的干擾信號，使PlC系統(tǒng)將無法正常工作。

2、抗干擾的措施

2.1 電源干擾的抑制。一般通過設(shè)置屏蔽電纜和PLC 局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)。選用隔離性能較好的設(shè)備、優(yōu)良的電源、動力線和信號線，走線要更加合理等，對電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁性良好的材料進(jìn)行屏蔽處理，以防止外界干擾信號的影響。電源調(diào)整與保護(hù)電源波動造成電壓畸變或毛刺，將對PLC 及I /O 模塊產(chǎn)生不良影響。

2.2信號線引入的防干擾措施。動力線、控制線以及PLC 的電源線和I /O 線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC 和I /O 之間應(yīng)采用雙絞線連接。將PLC 的I /O 線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開捆扎交流線、直流線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。

2.3正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)。良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。在PLC 控制系統(tǒng)中，具有多種形式的" 接地"，主要有：（1）信號地。輸入端信號元件的地；（2）交流地。交流供電電源的N線；（3）屏蔽地。為防止靜電和磁場感應(yīng)而設(shè)置的外殼或金屬絲網(wǎng)，通過專門的銅導(dǎo)線將其接入地下。

3 實例分析

連軋機在換輥順控和手動換輥中，多次出現(xiàn)勾子限位報警，使順控和換輥無法連續(xù)進(jìn)行，影響生產(chǎn)時間。通過HMI監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，勾子開、關(guān)兩個限位同時有信號，可接近開關(guān)的狀態(tài)卻顯示正確。經(jīng)過查找，發(fā)現(xiàn)事故的根源是接近開關(guān)的線路與工作輥抽出小車電機的線路在同一根卷筒電纜里，因為小車電機是變頻電機，所以干擾太大，雖然設(shè)計方在設(shè)計中考慮到了干擾問題，并在設(shè)計中做了用交流220V電源通過接近開關(guān)去驅(qū)動遠(yuǎn)程I/O箱內(nèi)的中間繼電器，經(jīng)過中間繼電器的常開點把數(shù)字量模塊所需要的直流24V電源信號傳輸給模塊，此時，無負(fù)載方的接近開關(guān)線路應(yīng)無交流電壓。但在實際操作抽出小車電機時，無負(fù)載方的接近開關(guān)線路卻有50V以上的干擾交流電壓，并伴有180伏尖脈沖，從而造成繼電器線圈瞬間得電，給模塊一個錯誤的信號。致使換輥系統(tǒng)報警，無法順利正常換輥，使每次換輥時間多出0.25個小時，減少了正常軋鋼的時間，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益大大降低。部領(lǐng)導(dǎo)要求作業(yè)區(qū)電工盡快用現(xiàn)有的設(shè)備配件解決這一干擾問題。

我經(jīng)過多方查閱資料并進(jìn)行了近一個月反復(fù)實驗，確定了最終方案：在現(xiàn)場接近開關(guān)后加一個中間繼電器，使無負(fù)載方的接近開關(guān)的線路通過中間繼電器的常閉點直接接地，使干擾電壓引入地線。經(jīng)過實踐，取得成功。

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