PLC应用小经验：对DI信号的干扰导致PLC“误”动作 点击：8699 | 回复：104
发表于：2005-12-22 00:48:00
楼主
今年夏天的某天上午，公司接到宜昌一个用户的电话，反映的故障现象是：用户的压瓦机使用的我们KDN的PLC进行控制，前一段时间基本上连续运行几个小时之后，PLC就会有误动作；现在只要一启动，PLC就会误动作，生产根本无法运行。
乘当天下午的飞机连夜赶到宜昌的现场。处理过程如下：
1、首先检查了用户的电控柜，发现走线非常混乱。可以确认的一点是：信号线肯定没有接错，因为PLC曾经正常运行过。
2、黑灯瞎火的，所以暂时先将线的问题放在一边。用户启动设备，复现了故障，果然是连一个基本的压瓦过程都无法走完，频繁误动作。实际上心里已经有数了：这是典型的干扰。就看干扰到哪儿了。
3、接上笔记本，监测程序的运行。这台压瓦机的一个动作中有7个接近开关信号反馈，控制动作的进行。在程序中对每一个接近开关的信号增加了一个计数器进行计数，结果发现：在尚未完成的一个动作里，所有的计数器都有计数，最多的甚至计到了近10个。
4、现在可以肯定的是，接近开关信号遇到了干扰，导致PLC“误”动作。于是调整了一个接近开关的安装位置与走线，再次启动设备，发现这个信号仍然受到干扰。
5、于是返回来再仔细看柜内的接线并咨询现场的电工。发现电机的AC380V电源线穿越了整个柜子，无屏蔽、接地，并且与信号线在同一个线槽之内。
6、于是将AC380V的电源线更换为屏蔽线，屏蔽层单段接地，并且远离信号线进行固定。再次启动设备，连续试运行20多分钟正常。为了保险起见，修改用户程序，在程序中对7个接近开关信号都增加了几个ms的滤波时间。
7、第二天上午6点一直到下午4点多，用户连续生产无故障。于是认为故障解决，离开现场。（一直到现在，用户再没有打过电话。）
总结一下这次的现场故障，原因其实很简单。实际上目前PLC的电磁兼容性还是非常好的，但假如信号受到了干扰，那么PLC就无能为力了。
另外小型PLC大多用于单机设备控制，现场使用环境甚至比中大型PLC还要恶劣（不久前我甚至在现场碰到一个用户就那么将电控柜露天放着，早晨里面的器件上甚至有结霜，我在说服用户的同时，也为我们的PLC能够正常运行而欣慰）。但只要在施工时严格按照规范进行施工，比如交、直流，强、弱电的走线，接地等等，就能够避免很多的麻烦。当然按照规范施工很麻烦，而且仍然可能发生故障，但出现故障的概率却会降低很多。另外，对于我们技术人员来说，现场遇到故障千万不能急躁，一步步分析、试验、排查，故障最终是能够排除的，大、小项目都是这样。
偶然翻开我以前的一些工作记录，简单整理了一下，希望能给刚接触这一行的同仁们一点帮助。
乘当天下午的飞机连夜赶到宜昌的现场。处理过程如下：
1、首先检查了用户的电控柜，发现走线非常混乱。可以确认的一点是：信号线肯定没有接错，因为PLC曾经正常运行过。
2、黑灯瞎火的，所以暂时先将线的问题放在一边。用户启动设备，复现了故障，果然是连一个基本的压瓦过程都无法走完，频繁误动作。实际上心里已经有数了：这是典型的干扰。就看干扰到哪儿了。
3、接上笔记本，监测程序的运行。这台压瓦机的一个动作中有7个接近开关信号反馈，控制动作的进行。在程序中对每一个接近开关的信号增加了一个计数器进行计数，结果发现：在尚未完成的一个动作里，所有的计数器都有计数，最多的甚至计到了近10个。
4、现在可以肯定的是，接近开关信号遇到了干扰，导致PLC“误”动作。于是调整了一个接近开关的安装位置与走线，再次启动设备，发现这个信号仍然受到干扰。
5、于是返回来再仔细看柜内的接线并咨询现场的电工。发现电机的AC380V电源线穿越了整个柜子，无屏蔽、接地，并且与信号线在同一个线槽之内。
6、于是将AC380V的电源线更换为屏蔽线，屏蔽层单段接地，并且远离信号线进行固定。再次启动设备，连续试运行20多分钟正常。为了保险起见，修改用户程序，在程序中对7个接近开关信号都增加了几个ms的滤波时间。
7、第二天上午6点一直到下午4点多，用户连续生产无故障。于是认为故障解决，离开现场。（一直到现在，用户再没有打过电话。）
总结一下这次的现场故障，原因其实很简单。实际上目前PLC的电磁兼容性还是非常好的，但假如信号受到了干扰，那么PLC就无能为力了。
另外小型PLC大多用于单机设备控制，现场使用环境甚至比中大型PLC还要恶劣（不久前我甚至在现场碰到一个用户就那么将电控柜露天放着，早晨里面的器件上甚至有结霜，我在说服用户的同时，也为我们的PLC能够正常运行而欣慰）。但只要在施工时严格按照规范进行施工，比如交、直流，强、弱电的走线，接地等等，就能够避免很多的麻烦。当然按照规范施工很麻烦，而且仍然可能发生故障，但出现故障的概率却会降低很多。另外，对于我们技术人员来说，现场遇到故障千万不能急躁，一步步分析、试验、排查，故障最终是能够排除的，大、小项目都是这样。
偶然翻开我以前的一些工作记录，简单整理了一下，希望能给刚接触这一行的同仁们一点帮助。
发表于：2006-07-18 10:35:00
62楼
图片好像显示不出来，只好将报告转换了一下格式，将其中的文字贴上来了（没作任何改动）
1- Level 3: Typical Industry Environment. (GB)
EFT V-peak : 2000V (2500V)
Polarity : pos&neg
Trigger : auto
Spike Frequency : 5kHz
Random Spikes : off
Burst Duration : 15.0ms
Burst Syncro : on
Repetition : 300ms
Test-Time per path: 10s
1. Coupling EFT to: IMPout
Result: Test completed
Test End .................... 60s
Test Result : Test completed
Comment: TEST IS OK.
1- Level 3: Typical Industry Environment. (GB)
EFT V-peak : 2000V (2500V)
Polarity : pos&neg
Trigger : auto
Spike Frequency : 5kHz
Random Spikes : off
Burst Duration : 15.0ms
Burst Syncro : on
Repetition : 300ms
Test-Time per path: 10s
1. Coupling EFT to: IMPout
Result: Test completed
Test End .................... 60s
Test Result : Test completed
Comment: TEST IS OK.
发表于：2006-08-11 11:54:00
70楼
“偶然翻开我以前的一些工作记录，简单整理了一下，希望能给刚接触这一行的同仁们一点帮助。”
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这个帖子只是将一点实际的经验与大家共享。
若刚接触到这行的同仁们能够得到一点帮助，那我很高兴。
若是这一行的高手，那这个帖子或许不值得一看，也希望你能够将你遇到的问题、解决问题的经验整理并帖出来，大家共同参考，共同发展，何乐而不为呢？
至于现场用到的什么产品并不是最重要的，眼界为什么不能放得更开阔一些呢？解决问题的方式方法才是我们集成应用中最看重的。
作为一名技术人员，我想一个比较基本的要求就是要严谨。比如说，你是否做过了所有的行业？你是否接触到了所有的现场？你是否与所有现场、所有的相关技术人员都打过交道？你是否碰到了所有的现场问题？还有一个现实册情况就是，现场的情况千差万别，即使是同一个问题在不同现场的表现形式也可能是不一样的。另外，有些情况的恶劣程度也可能超过了我们的想像。比如说电网电压的波动，你是否见过电压瞬间波动造成了数十台不同知名品牌的PLC全部烧坏而导致一列列车给扔在铁路上几个小时动不了吗？不要提什么保护措施不好，这种大项目中自控系统的保护考虑的是比较完善的，而且有些不知名厂家的产品就顺利经受住了这次意外的考验。
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这个帖子只是将一点实际的经验与大家共享。
若刚接触到这行的同仁们能够得到一点帮助，那我很高兴。
若是这一行的高手，那这个帖子或许不值得一看，也希望你能够将你遇到的问题、解决问题的经验整理并帖出来，大家共同参考，共同发展，何乐而不为呢？
至于现场用到的什么产品并不是最重要的，眼界为什么不能放得更开阔一些呢？解决问题的方式方法才是我们集成应用中最看重的。
作为一名技术人员，我想一个比较基本的要求就是要严谨。比如说，你是否做过了所有的行业？你是否接触到了所有的现场？你是否与所有现场、所有的相关技术人员都打过交道？你是否碰到了所有的现场问题？还有一个现实册情况就是，现场的情况千差万别，即使是同一个问题在不同现场的表现形式也可能是不一样的。另外，有些情况的恶劣程度也可能超过了我们的想像。比如说电网电压的波动，你是否见过电压瞬间波动造成了数十台不同知名品牌的PLC全部烧坏而导致一列列车给扔在铁路上几个小时动不了吗？不要提什么保护措施不好，这种大项目中自控系统的保护考虑的是比较完善的，而且有些不知名厂家的产品就顺利经受住了这次意外的考验。
发表于：2006-08-11 14:57:00
73楼
再仔细读了楼主的帖子。
首先，我收回说的“PLC够烂”的话，向楼主道歉。
再者，我觉得楼主并没有找到真正的原因，也没有说清楚究竟干扰了什么地方。
1、如果是接近开关机械抖动的问题，或者其他磁场干扰接近开关，用延时是能解决该问题，但与电机AC380电缆有什么关系？
2、如果是AC380电缆干扰了DI信号，那你应该这样检测，将接近开关的NO端子断开，看你的计数器还有没有计数，相当于DI处于断开状态，但接到DI端子的电线还是与AC380电缆混在同一个线槽，如果还在计数，证明楼主说的没错，我想大多数人都不相信吧；如果确实是这样，令人不得不怀疑PLC抗干扰能力。
如果不是使用变频器，电机动力线没有用户愿意采用屏蔽电缆，用户配电如果是三相四线制，电机AC380是没有配地线的而就近外壳接地。
还有动力电缆的屏蔽接地，没有必要强调单端接地的。
首先，我收回说的“PLC够烂”的话，向楼主道歉。
再者，我觉得楼主并没有找到真正的原因，也没有说清楚究竟干扰了什么地方。
1、如果是接近开关机械抖动的问题，或者其他磁场干扰接近开关，用延时是能解决该问题，但与电机AC380电缆有什么关系？
2、如果是AC380电缆干扰了DI信号，那你应该这样检测，将接近开关的NO端子断开，看你的计数器还有没有计数，相当于DI处于断开状态，但接到DI端子的电线还是与AC380电缆混在同一个线槽，如果还在计数，证明楼主说的没错，我想大多数人都不相信吧；如果确实是这样，令人不得不怀疑PLC抗干扰能力。
如果不是使用变频器，电机动力线没有用户愿意采用屏蔽电缆，用户配电如果是三相四线制，电机AC380是没有配地线的而就近外壳接地。
还有动力电缆的屏蔽接地，没有必要强调单端接地的。
发表于：2006-08-12 11:48:00
74楼
lly:
非常乐意在这些应用技术方面进行讨论。
确实如你所说，电机的动力线用屏蔽线、屏蔽接地通常没有什么必要。当时要能在信号线上使用屏蔽、接地是最好的，只不过现场的情况已经不允许了，因为柜子是设备厂家自己配的，而且用户开始热火朝天地开工了，呵呵。不得已弄了一下动力线，保险起见，这样即使将来意外地两种线又混在一起了，这个措施会有一定效果的。至于单端接地，是信号线、通讯线的处理方式，我只是习惯性地处理了。
干扰的原因，我想是没有问题的，毕竟到现在一年多了，设备一直在正常地运行。帖子的最后我写了要表达的意思“严格按照规范进行施工"，这种交流强电的线一定要与直流弱电的线分开走，否则就会有干扰的隐患。从理论上分析，这种干扰是存在的。从实际上讲，干扰的强度有多大取决于许多方面，比方说负载的大小、启停的频繁程度、电网的状况等等，这些都会造成影响。举一个极端的例子，若一台几十千瓦、满负荷经常启停的电机的动力线与一根DC24V的信号线并放在一起的话，那么有多少人会认为这个信号不会受到干扰呢？当然这个例子不大可能存在，只是为了说明一件事而已。若这种情况下，本来没有信号的DI线让PLC检测到信号了，那么可以肯定地说，若将这根线接上其它的检测设备（比如说示波器），就肯定能够检测到足以让PLC的DI接通的波形。这个和PLC的抗干扰能力无关。
我们也可以从规范要求上来逆向考虑，若交流强度的线和直流弱电的线并放没有任何问题的话，那为什么还要求大家费力去分开走线呢？直接布在一起不更省事吗？当然了，不按照规范去做未必会出问题，按照规范去做未必能够解决所有的问题，但按规范做能够很大程度上避免一些问题的发生。
对于PLC的EMC、安全性等要求有许多的标准可以遵循，IEC、GB、GE等等。达到标准要求的，那么抗干扰能力就是合格的，若还受到了干扰，那么最好从应用层面上去考虑。评价一个产品的抗干扰能力好坏，不是随口一说就可以了，得有真实的指标数据来做依据。PLC的可靠性、电磁兼容性等等都是设计出来的，同一个设计方案下、同样的生产过程、同样规格的元器件所生产出来的产品不会有很大的差别，不大可能出现检测时很好、应用时很糟的情况。
KDN-K3的所有DI、DO通道都使用的是27或者28系列双向光耦隔离，熟悉硬件的朋友应该比较了解这个光耦的性能和价格。在元器件的选型上KDN是下了大代价的。电路设计方面，国内这个层次的设计水平并不比国外的差，呵呵。
非常乐意在这些应用技术方面进行讨论。
确实如你所说，电机的动力线用屏蔽线、屏蔽接地通常没有什么必要。当时要能在信号线上使用屏蔽、接地是最好的，只不过现场的情况已经不允许了，因为柜子是设备厂家自己配的，而且用户开始热火朝天地开工了，呵呵。不得已弄了一下动力线，保险起见，这样即使将来意外地两种线又混在一起了，这个措施会有一定效果的。至于单端接地，是信号线、通讯线的处理方式，我只是习惯性地处理了。
干扰的原因，我想是没有问题的，毕竟到现在一年多了，设备一直在正常地运行。帖子的最后我写了要表达的意思“严格按照规范进行施工"，这种交流强电的线一定要与直流弱电的线分开走，否则就会有干扰的隐患。从理论上分析，这种干扰是存在的。从实际上讲，干扰的强度有多大取决于许多方面，比方说负载的大小、启停的频繁程度、电网的状况等等，这些都会造成影响。举一个极端的例子，若一台几十千瓦、满负荷经常启停的电机的动力线与一根DC24V的信号线并放在一起的话，那么有多少人会认为这个信号不会受到干扰呢？当然这个例子不大可能存在，只是为了说明一件事而已。若这种情况下，本来没有信号的DI线让PLC检测到信号了，那么可以肯定地说，若将这根线接上其它的检测设备（比如说示波器），就肯定能够检测到足以让PLC的DI接通的波形。这个和PLC的抗干扰能力无关。
我们也可以从规范要求上来逆向考虑，若交流强度的线和直流弱电的线并放没有任何问题的话，那为什么还要求大家费力去分开走线呢？直接布在一起不更省事吗？当然了，不按照规范去做未必会出问题，按照规范去做未必能够解决所有的问题，但按规范做能够很大程度上避免一些问题的发生。
对于PLC的EMC、安全性等要求有许多的标准可以遵循，IEC、GB、GE等等。达到标准要求的，那么抗干扰能力就是合格的，若还受到了干扰，那么最好从应用层面上去考虑。评价一个产品的抗干扰能力好坏，不是随口一说就可以了，得有真实的指标数据来做依据。PLC的可靠性、电磁兼容性等等都是设计出来的，同一个设计方案下、同样的生产过程、同样规格的元器件所生产出来的产品不会有很大的差别，不大可能出现检测时很好、应用时很糟的情况。
KDN-K3的所有DI、DO通道都使用的是27或者28系列双向光耦隔离，熟悉硬件的朋友应该比较了解这个光耦的性能和价格。在元器件的选型上KDN是下了大代价的。电路设计方面，国内这个层次的设计水平并不比国外的差，呵呵。
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