PLC控制系統(tǒng)抗干擾分析及措施

摘 要:分析了影響PLC控制系統(tǒng)性能的干擾因素，在硬件上提出了提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾性能的措施。

關(guān)鍵詞:PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施

中圖分類號:TP273文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0114-01

目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛地應(yīng)于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸?shù)雀餍懈鳂I(yè)。在所用的工業(yè)部門，因其本身具有高可靠性、較強(qiáng)的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性以及編程簡單、操作方便等特性，再配上各種測量控制儀表而在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯誤或運(yùn)算錯誤，從而產(chǎn)生輸入輸出的錯誤，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行。

1 接地系統(tǒng)的設(shè)計

設(shè)備、控制系統(tǒng)良好的接地，不僅是保證人身安全所需的“電擊防護(hù)”措施，而且也是抑制干擾、提高系統(tǒng)可靠性的重要手段，在設(shè)計、施工階段必須給予重視。

PLC控制系統(tǒng)對接地的一般要求如下:(1)系統(tǒng)接地必須良好，對于PLC控制系統(tǒng)，接地電阻應(yīng)小于4Ω.(2)接地線必須有足夠大的線徑，獨(dú)立安裝的PLC基本單元，應(yīng)該用截面積在2.5mm2以上的黃/綠線與系統(tǒng)保護(hù)接地線(PE)連接。(3)模塊化結(jié)構(gòu)的PLC，各模塊與機(jī)架間保持良好的接地，但機(jī)架與系統(tǒng)保護(hù)地之間應(yīng)保證接地良好，應(yīng)使用截面積在2.5mm2以上的黃/綠線與系統(tǒng)保護(hù)接地線(PE)連接。(4)系統(tǒng)中的其他控制裝置(如驅(qū)動器、變頻器等)的接地必須同樣符合規(guī)范，并獨(dú)立接地。

按照DINEN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，各控制裝置的接地線徑如下表1，表中通過固定的連接是指控裝置通過導(dǎo)電基座與良好接地的電氣柜進(jìn)行接地連接時的要求。

系統(tǒng)中的各類屏蔽電纜的屏蔽層，金屬軟管、走線槽(管)、分線盒等均必須保證接地良好。

2 干擾及其預(yù)防處理

為了防止線路中的干擾對PLC系統(tǒng)可靠性的影響，可以根據(jù)如下不同情況，采取相應(yīng)的措施。

2.1 對電源干擾的處理

電源干擾主要來自外部線路中的雷擊、設(shè)備內(nèi)部的大功率負(fù)載的啟動/停止、接觸器的通/斷等。防止電源干擾的對策是在PLC電源的進(jìn)線安裝隔離變壓器、浪涌吸收器，以吸收線路的干擾電壓;同時將PLC與設(shè)備的連線利用接地良好的金屬軟管等予以保護(hù)。

2.2 對高頻干擾的處理

高頻干擾主要來自控制系統(tǒng)或其他設(shè)備中的高頻裝置。防止高頻干擾的措施是在電源進(jìn)線安裝高頻濾波器，并對電源線進(jìn)行鉸接處理。

2.3 對接地干擾的處理

接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一。正確的接地，可以抑制電磁干擾的影響，還可抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;模擬電路的影響，邏輯地與模擬地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。接地干擾主要是由不正確的地線或接地不良引起的。使用PLC控制的設(shè)備進(jìn)線應(yīng)有接地良好的地線，并且對于設(shè)備的各控制部分應(yīng)采用獨(dú)立的接地方式，不能使用公共地線。

2.4 對感性負(fù)載的干擾處理

感性負(fù)載有儲能作用，觸點(diǎn)斷開時，電路中的感性負(fù)載會產(chǎn)生高于電源電壓數(shù)倍甚至數(shù)十倍的反電動勢，觸點(diǎn)閉合時，會因觸點(diǎn)的抖動而產(chǎn)生電弧，它們都會對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。對此應(yīng)采取以下措施:

輸出端接有直流感性負(fù)載時，應(yīng)在它兩端并聯(lián)續(xù)流二極管和穩(wěn)壓二極管組成的串聯(lián)電路，二極管可以選IN4001，直流輸出可以選8.2V/5W的穩(wěn)壓管，繼電器輸出可以選36V的穩(wěn)壓管。

解決感性負(fù)載通斷引起的干擾的方法是在感性負(fù)載的兩端安裝過電壓吸收器。對于交流感性負(fù)載，可以采用RC抑制器與壓敏電阻;對于直流感性負(fù)載，可以安裝二極管、壓敏電阻、RC抑制器等。當(dāng)輸出驅(qū)動的負(fù)載為電磁閥或交流接觸器之類的元件時， 在輸出端與驅(qū)動元件之間增加固態(tài)繼電器(AC-SSR)進(jìn)行隔離。

2.5 對電磁干擾的處理

對于大功率負(fù)載的啟/停、開關(guān)引起的電弧所產(chǎn)生的電磁干擾，應(yīng)通過對開關(guān)安裝金屬屏蔽罩等措施進(jìn)行磁屏蔽。

3 結(jié)語

PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個十分復(fù)雜的問題，因此在抗干擾設(shè)計中應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制干擾，才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，如何高效可靠地使用PLC也成為其發(fā)展的重要因素。21世紀(jì)PLC會有更大的發(fā)展，產(chǎn)品的品種會更豐富，規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求，PLC作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]廖常初.可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用[M].重慶:重慶大學(xué)出版社，2001.

[2]陳宇.可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社，1999.

[3]劉美俊.提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施[J].電工技術(shù)雜志，2001(1):1～19.

[4]李立華.提高PLC控制系統(tǒng)的安全可靠性[J].馬鋼技術(shù)，2002，(2):45～47.