PLC控制器在系统中干扰分析 点击:227 | 回复:1



willamt

    
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发表于:2013-03-24 20:59:54
楼主

PLC作为工业现场常用的控制设备,大多处在强电电路设备中,要有效提高其工作的可靠性需要工程设计人员的很多经验以及结合现场实际的能力。

干扰源有哪些?
噪声源主要有电噪声、浪涌噪声;根据具体的波形和电网情况还可细分至持续噪声以及偶发噪声;对信号的干扰方法可细化为共模干扰以及差模干扰。共模干扰是信号对地面的电位差造成的,一般由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压送加所形成。共模电压有时较大,特别是采用隔离性能差的电器供电室,变送器输出信号的共模电压普遍较高,有的瞬时压差可高达100V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O模件损坏率较高的原因),这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指用于信号两极间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种直接叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。

PLC这样的设备会遇到的电磁干扰有哪些呢?
A、空间辐射干扰
  空间辐射电磁场(EMI)一般是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的,通常称为辐射干扰,分布极为复杂。若将PLC系统置于类似的射频场内,就会受到一定量的辐射干扰。其中一部分是直接对PLC内部的辐射,由电路感应产生干扰;另一部分是对PLC通信内网络的辐射,由通信线路的感应间接引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小,特

别是频率有关,一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
B、外来引线干扰
  主要由电源和信号线引入,通常称为传导干扰。是我国工业现场常见的干扰类型,可通过带屏蔽的线材以及正确的接地做一定的抑制。
C、电源干扰
  工业现场较多的因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多,一般在更换隔离性能更高的PLC电源,问题才会得到解决。在工业现场PLC系统的正常供电电源一般是由电网直接供电的。由于电网覆盖范围广,可能受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化,开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都会通过输电线路到电源边。PLC电源通常采用隔离电源,但部分干扰会伴随着机构件以及制造工艺因素等的综合因素将外部电源串扰进入隔离电源。实际上,从工作原理上分析由于分布参数的存在,绝对的隔离是不可能的。
D、来自信号线引入的干扰

      与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信号之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一种是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这在现场的保护设备中往往被忽略而且添加相应保护代价性价比也很低;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的干扰方式。由信号引入干扰会引起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。对于隔离性能差的系统,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、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况也很多。
E、来自接地系统混乱时的干扰
  接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备对外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC系统将无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统的混乱会对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须接地,如果电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态加雷击时,地线电流将更大。此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环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。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储,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。
F、来自PLC系统内部的干扰一般由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,如逻辑电路动作时的相互辐射以及其对模拟电路的辐射干扰,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。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容,比较复杂,作为应用部门是无法改变,可不必过多考虑,但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。

 




江湖混混-余辉

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发表于:2013-03-24 22:56:26
1楼

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