PLC控制系统在强干扰环境中的隔离措施?
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信号隔离器的主要类型:::
隔离器: 工业生产中为增加仪表负载能力并保证连接同一信号的仪表之间互不干扰,提高电气安全性能。需要将输入的电压、电流或频率、电阻等信号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后,再输出隔离的电流和电压信号,安全的送给二次仪表或plc\dcs使用。
配电器: 工业现场一般需要采用两线制传输方式,既要为变送器等一次仪表提供24V配电电源,同时又要对输入的电流信号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后,再输出隔离的电流和电压信号,供后面的二次仪表或其它仪表使用。
安全栅: 一些特殊的工业现场(如燃气公司和化工厂)不但需要两线制传输,既提供配电电源又有信号隔离功能,同时还需要具有安全火花防爆的性能,可靠地遏制电源功率、防止电源、信号及地之间的点火,限流、降压双重限制信号及电源回路,把进入危险场所的能量限制在安全定额范围内。
信号隔离器安装维护应注意哪些事项?
由于生产厂家不同,对隔离器的生产工艺、接线定义也不都相同,但使用场合基本相同,所以对产品的防护要求及维护基本相同。
1. 使用前应详细阅读说明书。
2. 作为信号隔离使用时,应将输入端串入环路电路中,输出端接取样回路。
3. 作为隔离配电使用时,应将输入端串入电源电路中,输出端接变送器。
4. 若不正常工作应先检查接线是否正确,注意电源有无及极性反正。
为什么有时PLC接收到的现场信号误差大且稳定性差?
造成这种现象的原因很多,不同仪表信号参考点之间的电位差是重要因素。由于这个"电位差"造成仪表信号之间产生干扰电流,致使PLC误差大且稳定性差。所以不同设备、仪表的信号有一个共同的参考点是最佳状况。隔离器使输入/输出电气上完全隔离,在PLC模拟接口板形成共同的参考点,达到理想状况问题就解决了。
设计隔离端子的原则是什么?
需要为每台隔离器都配电源吗?设计要遵循两个原则。第一:外部设备与中央处理系统(例如PLC、DCS)之间要进行电气隔离。第二:外部设备信号(无论是向中央处理系统发送信号的外部设备到还是接收信号的外部设备)之间要实现相互电气隔离。例如要把PLC输出的一路信号传给两个外部设备就要求输入/输出保证隔离的同时二个输出之间也是隔离的。 如果隔离端子的外加工作电源与输入/输出两个部分都隔离,那么不管隔离器数量的多少,都可只用一台电源供电。
对4-20mA通道进行隔离,而机柜里没有放置电源的空间了,怎么办?
介绍一种无源信号隔离器,它能实现4-20mA信号隔离且无需外接电源。MHM-05A、MHM-05C就是此类产品。
现在市场有那么多品牌的隔离器,价格参差不齐,该怎么选择呢?
隔离器位于二个系统通道之间,所以选择隔离器首先要确定输入输出功能,同时要使隔离器输入输出模式(电压型、电流型、环路供电型等)适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能,例如噪音与精度有关、功耗热量与可靠性有关,这些需要使用者慎选。总之,适用、可靠、产品性价比是选择隔离器的主要原则。
DCS接收到的现场二线制压力变送器信号不稳定,怎么解决?
二线制变送器在工业自动化领域中使用频度较高,与其他工业现场设备相同,二线制变送器也存在受干扰及抗干扰的问题。依据DCS模拟板接口模式(电流型或环路供电型)选用功能不同的隔离配电器,原则上要求它既能给变送器提供隔离电源、保证每个变送器有一个独立电源,又能将变送器信号隔离输送到DCS。
PLC模拟板接口是二线回路供电方式的,而且需要对信号进行隔离,应该怎样选用产品呢?
二线回路供电方式是一种常见模拟接口。与这个接口相适合的产品称为二线制回路隔离系列产品。这种隔离变送器内部的隔离器件均采用变压器方式,一方面传递了信号,另一方面也将供电端的电能传送到输入部份,使输入部分的各种电路能正常工作。该系列中有处理Pt100、Cu50、热偶等温度传感器的二线制温度隔离式变送器,也有处理电压、电流信号的日本M-system公司的B5VS、B5RS、B5TS以及德国weidmuller公司的产品。
有几种常用二线制配电器?请举例。
常用的二线制隔离配电器有两个系列品种可以选择。两个系列产品的共同点是均能通过外部供电电源经隔离后给两线制变送器提供一个独立的隔离电源;区别有二点,需要一个单独电源供电,这个电源与输入/输出都隔离。MHM-05系列无须单独电源供电,它只有输入/输出端,不需要电源供电。输出的4~20mA面对接口是电阻负载。选择无源隔离器产品的为现场变送器配电所配PLC、DCS模拟量输入端模式给现场安装会带来很大的方便.。详细资料www.mhm-sh.com下载、欢迎技术探讨和技术咨询。
PLC控制系统在强干扰环境中的隔离措施?
在下认为:PLC所能受到的强干扰主要是PLC供电电源的波动大引起的,注意好PLC的电源的功率要足够,最好的在前面加个自动稳压器,以减少电源电压的影响。
再一个就是必须做好接地系统,接地就是把外来的干扰信号直接引入了大地,对外来信号起到了屏蔽作用,避免了变频器等杂波信号的干扰,接地是最好的解决办法。
远距离的长传信号最好用外层带屏蔽网的信号线,同时两端都要接地。注意,不要小瞧了接地,它可以免去你很多麻烦!所有的接地线都要良好的接地,不可以马虎。接地线既起到了屏蔽的作用又起到了滤波的作用。是很好的最有效的办法。
如果出现干扰PLC的故障现象,不妨考虑一下接地是否良好。
PLC控制系统在强干扰环境下,空间中极强的电磁场和大电流、高电压的通断都会对PLC 控制系统产生强烈的干扰. 这些干扰在PLC 输入线上产生的感应电压和电流足以使PLC 输入端隔离用的光电耦合器中的发光二极管发光,造成光电耦合的隔离作用失效, 使PLC 产生误动作. 针对这种情况,对于用长线引入PLC 的开关量信号,可采用小型中间继电器来隔离. 因为光电耦合器中发光二极管的最小工作电流 仅几毫安,而小型中间继电器的线圈吸合电流为数十毫安,强电干扰信号通过电磁感应产生的能量不 可能使隔离用的继电器吸合. 同时中间继电器具有多对触点,可以用来分别为PLC、上位计算机、指示灯提供输入信号. 为了提高抗干扰能力和防雷击,PLC 的外部信号、PLC 与上位计算机及其它智能设备之间的串行通信信息还可以使用光纤进行传输和隔离。
在强干扰环境下常用的隔离措施
1 应用性能优良的电源,抑制电网引入的隔离
P L C 程控系统供电电源一般采用隔离性能较好的电源,各种电源分别配线,隔离变压器的一次侧接AC380V 为好,以避免地电流的干扰。对于变送器供电的电源和P L C 系统有直接电气连接的仪表的供电电源,采用在 线式不间断供电电源(U P S)供电,它是一种P L C 程控系统的理想电源。
2 合理选择和敷设电缆
为了减少动力电缆辐射电磁干扰, 应采用铜带铠装屏蔽电力电缆。不同类型的信号分别由不同电缆传输, 信号电缆应按传输信号种类分层敷设,严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号。若要求动力电缆与输入输出信号电缆并行放置,那么两者之间至少应相隔3 0 0mm ;如果将它们放在一个槽内时,它们之间必须间隔100 mm 以上,且要用接地的
金属板屏蔽起来。
3 使用硬件滤波及软件隔离
信号在接入计算机前, 在信号线与地间并接电容,以减少共模干扰;在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。当按钮、开关作为输入信号时, 则不可避免产生抖动; 输入信号是继电器触点,有时会产生瞬间跳动,会引起系统误动作。可采用定时器延时来去掉抖动,定时时间根据触点抖动情况和系统要求的响应速度而定, 这样可保证触点稳定闭合(或断开后) 才执行。
对于模拟信号, 可采用多种软件滤波方法来提高数据的可靠性。连续采样多次,采样数据先后存放在不同的数据寄存器中, 经比较后取中间值或平均值作为当前输入值。
4 采用隔离继电器和接触器隔离干扰
首先,PLC 程控系统的输入/ 输出回路采用光电耦合器隔离。为了设备和人身安全及彻底的隔离干扰, 采取在PLC 开关模块(I / O)和M C C间通过隔离继电器来传递信号。为了避免不同的电压等级混合冲突,尽可能独立使用接触器上一组接点,应该保留一些至关重要的联锁装置。
5 完善接地系统
P L C 程控系统属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。P L C 程控系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式,集中布置的PLC 程控系统适于并联一点接地方式。各装置的柜体中心接地点以 单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大,应采用串联一点接地方式。用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点,然后将接地母线直接 连接接地极。接地线采用截面积大于22mm2 的铜导线,接地总母线采用用截面积大于60mm2 的铜排。接地极的接地电阻小于2 Ω,且PLC 程控系统接地点与强电设备接地点相距1 5 m 以上。信号源接地时, 屏蔽层应在信号侧接地;不接地时,应在PLC 侧接地;信号线 中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理, 一定要避免多点接地。
PLC控制系统在强干扰环境中的干扰有以下几方面:
1.来自电源的干扰
在工业现场中,开关操作浪涌、大型电力设备的起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等均能在电网中形成脉冲干扰。PLC的正常供电电源均由电网供电,因而会直接影响到PLC的正常工作。由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间的电磁干扰而产生持续的高频谐波干扰。特别在断开电网中的感性负载时产生的瞬时电压峰值是额定值的几十倍,其脉冲功率足以损坏PLC半导体器件,并且含有大量的谐波可以通过半导体线路中的分布电容、绝缘电阻等侵入逻辑电路,引起误动作。
2.来自信号传输线上的干扰
除了传输有效的信息外,PLC系统连接的各类信号传输线总会有外部干扰信号的侵入。此干扰主要有2种途径:① 通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串人的电网干扰;② 信号线上的外部感应干扰,其中静电放电、脉冲电场及切换电压为主要干扰来源。由信号线引入的干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。若系统隔离性能较差,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动作甚至死机。
3.地电位的分布干扰
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。地电位的分布干扰主要是各个接地点的电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,从而引起了地环路电流,该电流可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。由于PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测
控的严重失真和误动作。
4. PLC系统内部产生的干扰
产生这种干扰的主要原因是系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射。如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响;模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。常用的抗干扰措施
在我们单位,针对电源的干扰,我们采用了UPS的供电方式,UPS本身就具有滤波和稳压的作用,提供可靠的不间断电源。在配电室距离pLC较远时,实践证明,在我们单位采用UPS供电,几年来还没有出现过因电源干扰而导致事故的发生。在PLC的控制输出信号中,我们采用的是小电压控制大电压的控制方式,即用24vDC继电器来控制远距离配电室的高电压的控制继电器,使得plc不直接就地控制输出高电压,减小高电压的电磁干扰。而在解决信号线的干扰时,我们采取了信号工作地的良好接地、信号屏蔽的良好接地、保护地的良好接地,这样就基本解决了信号本身的干扰。为了防止信号的失真,我们把模拟量信号的负端和PS307电源的短接,保证了信号的精确度。模块之间的干扰,主要硬件的组态配置上,开关量模块和模拟量模块要尽量分开组态,不要交叉配置,而电源也尽量单独放在一个机架上。以上的经验是我在工作中积累的,我也一直是遵循着这样做的,望大家指点批评。
免受干扰最好的方法就是远离干扰源,这个绝大多数工程设置和工程实施阶段都考虑和执行了,就是把强干扰的动力配电柜与弱点的控制柜从空间上隔离开,让其处在一定距离外不同的房间内从物理空间上切断干扰源对其的影响,现在的房子大部分内部都是钢筋网焊接结构,因此实质上建筑本身就是一个屏蔽罩,不但屏蔽了外来的各种干扰信号,也把本身对外的电磁干扰限制在建筑内阻碍了其对其他设备的干扰。这个我们生活中都有经验,在一些超市中购物经常会发现手机没有信号,其就是超市的建筑把电磁波给屏蔽掉了。
减少干扰的另一个方法就是把控制系统的对外接口的信号进行处理把干扰信号屏蔽、滤波或者隔离。
控制系统的电源防干扰处理措施,一个系统运行是否稳定,其本身的电源稳定性是一个重要条件,只有把电源稳定到控制系统的范围之内才能保证系统运行稳定,电源的抗干扰措施主要有隔离、UPS等手段这个已经有了专门的擂台讨论。
控制系统的对外接口分为输入和输出,特别是输入由于信号进入控制系统,因此对于信号的各种干扰源的除掉就非常重要,常见的措施有屏蔽即通过信号传输的电缆本身把外部电磁干扰屏蔽掉使其信号安全,这个方法不但能够消除干扰也能够提高信号的准确度。此外还有隔离就是通过各种光电、电磁隔离措施使其信号与系统从电器上隔离切断干扰信号的进入,此外就是信号处理过程中得滤波措施,这个大部分模块都具有此功能把没用的信号滤掉。
一个控制系统都有本身的控制柜,控制柜本身就是一个屏蔽层,其不但能够屏蔽外部空间的各种电磁干扰也限制了柜里器件对外散发的电磁波,因此在实际应用中要把控制柜前后的门关闭,使其构成屏蔽层,这个很多都在日常维护中忽视。控制柜要有良好的接地系统不单是一个安全地也是为了把控制柜上的感应电泄放掉。
对待强电磁干扰的最好措施远离干扰源如果情况不允许,那么最简单的措施就是把空间的电磁干扰屏蔽掉,用一个屏蔽罩把其系统罩起来然后通过地线把感应电荷泄放掉就是最好的方法。