发表于:2011-08-12 08:46:14
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摘 要:本文通过在一个整流控制系统中PLC的设计,施工和调试工程,分析了PLC控制系统的干扰源和所采取的抗干扰措施;讨论在一般的工业复杂电磁环境中采取的抗干扰措施及其效果,提出了较实用的抗干扰实践方法。
关键词:PLC控制系统;可靠性;抗干扰;硬件措施;软件措施
随着新设备的采用和控制系统的改进,PLC使用越来越广泛,大多数的PLC系统都运行在复杂电磁的工业环境中,为了保证PLC系统的正常运行,采取一些抗干绕的措施是必须的。一般来说PLC(可编程序控制器)本身都已具备较好的抗干扰能力,都应该满足通用的电磁兼容标准,但在实际的工作中,我们常常发现,干扰导致PLC出现误动,这是因为部分的干扰靠PLC本身不能解决,采取措施提高整个系统的抗干扰能力才能可靠的解决干扰问题。
提高整个控制系统的抗干扰的能力需要从设备选型到工程设计,程序设计,安装施工等多方面进行考虑和配合。通过实践总结,我认为主要包括硬件措施和软件措施两个方面。
铜电解工艺中,直流电流的变化会对阴极铜产生一个累计效应,影响电铜质量。原来老的控制是采取人工控制,导致直流电流波动大,可靠性很差。通过调查,决定采用PLC实现电流自动控制,提高控制效率。
在整流系统中,由于有直流大电流整流,高压配电环境,电磁污染较严重,在系统调试中我们检测到较强的干扰信号;输入的模拟信号常常用万用表检测时是正确的,但是进到PLC时,数据常常偏离正常值并出现不规则波动,完全无法用于控制,错误的信号常常导致PLC误动作,导致程序混乱,不能达到控制要求。干扰问题能否解决是项目成功的关键。
要解决电磁干扰问题,首先需要找到干扰源。干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声波形性质来划分。按噪声产生的原因不同,分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等;按噪声的波形、性质不同,可分为持续噪声、偶发噪声等;按噪声干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。
一 干扰的主要来源及其硬件处理措施 :
1.辐射干扰:空间辐射电磁场通常称为辐射干扰,其成份通常较复杂。工业环境的PLC系统置于其射频场内,一般都会受到辐射干扰,其影响主要通过两条路径:一是直接对控制硬件内部的辐射,由电路感应产生干扰;二是对通信网络的辐射,由通信线路感应引入干扰。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控制单元屏敝。由于我们把PLC控制单元安装在控制室,距离最远的模拟量采集点和输出的变压器级数调节设备在50多米,并且穿过整流设备,变压器和直流母线,为了防止电磁的辐射干扰,设计和选型时采取如下措施:
PLC选用了西门子S7-315及其系列的模块;在其他方面采取以下措施:
1) 所有的模拟量采用标准电流信号4~20mA;
2) 所有的模拟量采集采用双绞屏敝电缆;
3) 在线路设计时尽量离开电磁干扰源。
4) 开关量的输入输出用继电器隔离;
5) 开关量的驱动电源采用AC220V;
6) PLC控制设备安装在有屏敝的机柜内,屏敝有良好接地(实践我们把PLC放在有屏敝的控制室内,而且机柜也作了屏敝);
7) 严格按照S7-300的安装技术规范进行安装。
2.传导干扰:通过电源和信号线路引入的导致电流或电压的变化,即du/dt,di/dt的变化,此种干扰是最为常见的情况,一般有以下几种情况:
1)电源:由于处于一个大的整流系统中,共有8套整流设备,电力变压器在这样的高压系统下,高次谐波是难以避免的,通过检测,发现7次以上的奇次谐波较多,这与我们整流设备多是6脉波有关;电源引入的干扰会造成PLC控制系统的多种故障;在调试的过程中导致误动作和程序混乱,采用高隔离性能的稳压电源可以解决,既可以稳压也可以滤除高频干扰信号。由于变送器供电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的电源容易受到干扰而在线路上产生感性电压和电流,电网内部的变化、开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边会引起仪表和变送器工作不正常,一般不采用UPS供电;有时为了保证PLC的连续工作,如果用UPS,在为PLC选配电源模块时,必须注意。最好用PLC定制的电源模块,如PS307等。