PLC抗干擾的問題

1、分析和解決抗干擾的問題年月日星期一各種類型可編程控制器，有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各單機(jī)設(shè)備上，雖然它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，但是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置，在設(shè)計(jì)和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、運(yùn)行穩(wěn)定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用，但是由于可編程控制器直接和現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備相連，外來(lái)干擾很容易通過電源線或傳輸線侵入，從而引起控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作。受到的干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾。在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境下，外部干擾是隨機(jī)的，與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，且干擾源是無(wú)法消

2、除的，只能針對(duì)具體情況加以限制；內(nèi)部干擾與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要通過系統(tǒng)內(nèi)交流主電路，模擬量輸入信號(hào)等引起，可合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)線路來(lái)削弱和抑制內(nèi)部干擾和防止外部干擾。要提高控制系統(tǒng)的可靠性，就要從多方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力。分析硬件電路，提出硬件抗干擾措施1的電源與接地本身的抗干擾能力一般都很強(qiáng)。通常，只能將的電源與系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備電源分開配線，對(duì)于電源線來(lái)的干擾，一般都有足夠強(qiáng)的抑制能力。但是，如果遇上特殊情況，電源干擾特別嚴(yán)重，可加接一個(gè)帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設(shè)備與地之間的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。如果一個(gè)系統(tǒng)中含有擴(kuò)展單元，則其電源必須與基本單元共用一個(gè)開關(guān)控制，也就是說(shuō)，它們的上電與斷電必須同

3、時(shí)進(jìn)行。良好的接地是保證安全可靠運(yùn)行的重要條件。為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給接專用地線，并且接地點(diǎn)要與其它設(shè)備分開，如圖（）。若達(dá)不到這種要求，也可采用公共接地方式，如圖（）。但是禁止采用串聯(lián)接地方式，如圖（），因?yàn)樗鼤?huì)使各設(shè)備間產(chǎn)生電位差而引入干擾。此外，接地線要足夠粗，接地電阻要小，接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近C接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是控制系統(tǒng)抗干擾的重要措施之一。接地在消除干擾上起很大的作用。這里的接地是指決定系統(tǒng)電位的地，而不是信號(hào)系統(tǒng)歸路的接地。在控制系統(tǒng)中有許多懸浮的金屬架，它們是懼空中干擾的空中線，需要有決定電位的地線。交流

4、地是控制系統(tǒng)供電所必需的，它通過變壓器中心點(diǎn)構(gòu)成供電兩條回路之一。這條回路上的電流、各種諧波電流等是個(gè)嚴(yán)重的干擾源。因此交流地線、直流地線、模擬地和數(shù)字地等必須分開。數(shù)字地和模擬地的共點(diǎn)地最好置懸浮方式。地線各點(diǎn)之間的電位差盡可能小，盡量加粗地線，有條件可采用環(huán)形地線。系統(tǒng)地端子是抗干擾的中性端子，通常不需要接地，可是，當(dāng)電磁干擾比較嚴(yán)重時(shí)，這個(gè)端子需與接大地的端子連接。、控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。但是在控制系統(tǒng)中，如果環(huán)境過于惡劣，或安裝使用不當(dāng)，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。使用環(huán)境溫度通常在Oc55C范圍內(nèi)，應(yīng)避免太陽(yáng)光直接照

5、射，安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的器件，同時(shí)應(yīng)保證有足夠大的散熱空間和通風(fēng)條件。環(huán)境濕度一般應(yīng)小于5%以保證有良好的絕緣。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場(chǎng)合，需將封閉安裝。此外，如果安裝位置有強(qiáng)烈的振動(dòng)源，系統(tǒng)的可靠性也會(huì)降低，所以應(yīng)采取相應(yīng)的減振措施。、的輸入、輸出設(shè)備輸入電路是接受開關(guān)量、模擬量等輸入信號(hào)的端口，其元器件質(zhì)量的優(yōu)劣、接線方式及是否牢靠也是影響控制系統(tǒng)可靠性的重要因素。以開關(guān)量輸入為例，按鈕、行程開關(guān)的觸點(diǎn)接觸要保持在良好狀態(tài)，接線要牢固可靠。機(jī)械限位開關(guān)是容易產(chǎn)生故障的元件，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開關(guān)代替機(jī)械限位開關(guān)。此外，按鈕觸點(diǎn)的選擇也影響到系統(tǒng)的可靠性。在設(shè)計(jì)電路

6、時(shí)，應(yīng)盡量選用可靠性高的元器件，對(duì)于模擬量輸入信號(hào)來(lái)說(shuō)，常用的有420m、A00直流電流信號(hào)；05v00直流電壓信號(hào)，電源為直流。對(duì)于開關(guān)量輸出來(lái)說(shuō)，的輸出有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出三種形式，具體選擇哪種形式的輸出應(yīng)根據(jù)負(fù)載要求來(lái)決定，選擇不當(dāng)會(huì)使系統(tǒng)可靠性降低，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。如晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。此外，的輸出端子帶負(fù)載能力是有限的，如果超過了規(guī)定的最大限值，必須外接繼電器或接觸器，才能正常工作。外接繼電器、接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件的質(zhì)量，是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素。常見的故障有線圈短路、機(jī)械故障造成觸點(diǎn)不動(dòng)或接觸不良。這一方面可以通

7、過選用高質(zhì)量的元器件來(lái)提高可靠性，另一方面，在對(duì)系統(tǒng)可靠性及智能化要求較高的場(chǎng)合，可以根據(jù)電路中電流異常的情況對(duì)輸出單元的一些重點(diǎn)部位進(jìn)行診斷，當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)按程序自動(dòng)轉(zhuǎn)入故障處理，從而提高系統(tǒng)工作的可靠性。若輸出端子接有感性元件，則應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，以保護(hù)的輸出觸點(diǎn)。、為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入、輸出信號(hào)與直流輸入、輸出應(yīng)分別使用各自的電纜；對(duì)于集成電路或晶體管設(shè)備的輸入、輸出信號(hào)線、必須使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入、輸出側(cè)懸空，而在控制側(cè)接地，其處理方式如圖、軟件抗干擾措施、硬件抗干擾措施的目的是盡可能地切斷干擾進(jìn)入控制系統(tǒng)，但由于干擾存在的隨機(jī)性，尤其是在工業(yè)生

8、產(chǎn)環(huán)境下，硬件抗干擾措施并不能將各種干擾完全拒之門外，這時(shí)，可以發(fā)揮軟件的靈活性與硬件措施相結(jié)合來(lái)提高系統(tǒng)的抗干擾能力。、消抖、在振動(dòng)環(huán)境中，行程開關(guān)或按鈕常常會(huì)因?yàn)槎秳?dòng)而發(fā)出誤信號(hào)，一般的抖動(dòng)時(shí)間都比較短，針對(duì)抖動(dòng)時(shí)間短的特點(diǎn)，可用內(nèi)部計(jì)時(shí)器經(jīng)過一定時(shí)間的延時(shí)，得到消除抖動(dòng)后的可靠有效信號(hào)，從而達(dá)到抗干擾的目的。2、利用看門狗方法對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控內(nèi)部具有豐富的軟元件，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等，利用它們來(lái)設(shè)計(jì)一些程序，可以屏蔽輸入元件的誤信號(hào)，防止輸出元件的誤動(dòng)作。在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)，可以利用看門狗方法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各組成部分運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。如用控制某一運(yùn)動(dòng)部件時(shí)，編程時(shí)可定義一個(gè)定時(shí)

9、器作看門狗用，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。定時(shí)器的設(shè)定值，為運(yùn)動(dòng)部件所需要的最大可能時(shí)間。在發(fā)出該部件的動(dòng)作指令時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)看門狗定時(shí)器。若運(yùn)動(dòng)部件在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到指定位置，發(fā)出一個(gè)動(dòng)作完成信號(hào)，使定時(shí)器清零，說(shuō)明監(jiān)控對(duì)象工作正常；否則，說(shuō)明監(jiān)控對(duì)象工作不正常，發(fā)出報(bào)警或停止工作信號(hào)。3、用軟件數(shù)字濾波的方法提高輸入信號(hào)的信噪比為了提高輸入信號(hào)的信噪比，常采用軟件數(shù)字濾波來(lái)提高有用信號(hào)真實(shí)性。對(duì)于有大幅度隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，采用程序限幅法，即連續(xù)采樣五次，若某一次采樣值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它幾次采樣的幅值，那么就舍去之。對(duì)于流量、壓力、液面、位移等參數(shù)，往往會(huì)在一定范圍內(nèi)頻繁波動(dòng)，則采用算術(shù)平均法。即用次

10、采樣的平均值來(lái)代替當(dāng)前值。一般認(rèn)為：流量，壓力最合適。對(duì)于緩慢變化信號(hào)如溫度參數(shù)，可連續(xù)三次采樣，選取居中的采樣值作為有效信號(hào)。對(duì)于具有積分器轉(zhuǎn)換來(lái)說(shuō)，采樣時(shí)間應(yīng)取工頻周期的整數(shù)倍。實(shí)踐證明其抑制工頻干擾能力超過單純積分器的效果。西門子的抗干擾措施.概述西I、門子系列可編程控制器是專門為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)和制造過程中采取了多層次抗干擾措施，使系統(tǒng)能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強(qiáng)電設(shè)備一起工作。運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性很高，平均無(wú)故障工作時(shí)間高達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，的功能也越來(lái)越強(qiáng)，使用越來(lái)越方便，因此在工業(yè)控制系統(tǒng)中使用日益廣泛。但是，產(chǎn)品的可靠性高只是保證系統(tǒng)可靠工作的前提，還必須在設(shè)計(jì)

11、和安裝系統(tǒng)過程中米用相應(yīng)的措施，才能保證系統(tǒng)可靠工作。、在使用現(xiàn)場(chǎng)的情況往往比較復(fù)雜，常常存在各種不同配電、控制及驅(qū)動(dòng)設(shè)備,各個(gè)設(shè)備之間控制電纜的鋪設(shè)也很接近，這就造成了干擾的產(chǎn)生。電網(wǎng)的波動(dòng)、大功率用電設(shè)備電纜線及其本身產(chǎn)生的電磁斜波，另外一些自然環(huán)境如閃電等都會(huì)對(duì)的正常工作造成影響。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的抗干擾措施2.1硬、件.措施、屏蔽1:.采用屏蔽有兩個(gè)目的：一是限制內(nèi)部的輻射電磁能越出某一區(qū)域；二是防止外來(lái)的輻射進(jìn)入某一區(qū)域。對(duì)電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁性良好的材料進(jìn)行屏蔽處理，以防止外界干擾信號(hào)的影響。選擇機(jī)柜時(shí)因盡量選擇框架結(jié)構(gòu)的控制柜，同時(shí)要保證機(jī)柜的密封性

12、能良好。、2.1濾.波2:.對(duì)供電系統(tǒng)計(jì)輸入線路采用多種形式的濾波處理，以消除和抑制高頻干擾信號(hào)，也削弱兩個(gè)模塊間的相互影響。電源調(diào)整與保護(hù)電源波動(dòng)造成電壓畸變或毛刺，將對(duì)及模塊產(chǎn)生不良影響。對(duì)核心部件所需要的+電源采用多級(jí)濾波處理，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過電壓、欠電壓的影響。盡量時(shí)電源線平行走線，時(shí)電源線對(duì)地呈低阻抗，以減少電源噪聲干擾。其屏蔽層接地方式不同，對(duì)干擾抑制效果不一樣，一般次級(jí)線圈不能接地。輸入、輸出線應(yīng)用雙絞線且屏蔽層應(yīng)可靠接地，以抑制共摸干擾。隔離在微處理器與電路之間，采用光電隔離措施，有效地把他們各離開來(lái)，以防外部的干擾信號(hào)及地線環(huán)路中產(chǎn)生的噪聲

13、電信號(hào)通過公共地線進(jìn)入本機(jī)，從而影響其正常工作。2電1采電用5模電塊式結(jié)構(gòu):這種結(jié)構(gòu)有助于在故障發(fā)生時(shí)進(jìn)行短時(shí)期修復(fù)，一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，可迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作，同時(shí)也有助于加速查找系統(tǒng)故障的原因。2電2軟電件措施為了提高輸入信號(hào)的信噪比，常采用軟件數(shù)字濾波來(lái)提高有用信號(hào)真實(shí)性。對(duì)于有大幅度隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，采用程序限幅法，即連續(xù)采樣5次，若某一次采樣支援遠(yuǎn)大于其他幾次采樣的幅值，那么就舍取之。對(duì)于流量、壓力、液面、位移等參數(shù)，往往在一定范圍內(nèi)頻繁波動(dòng)，則采用算術(shù)平均法。即用次采樣的平均值來(lái)代替當(dāng)前值。一般認(rèn)為流量，壓力最合適。Q,接地長(zhǎng)度小于O2.2故.障1診.斷:系統(tǒng)軟件定期地

14、檢測(cè)外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強(qiáng)干擾信號(hào)等，以便及時(shí)反映和處理。信號(hào)保護(hù)和恢復(fù)當(dāng)偶爾性故障發(fā)生時(shí)，不破壞內(nèi)部的信息，一旦故障現(xiàn)象消失，就可以恢復(fù)正常，繼續(xù)原來(lái)的工作。設(shè)置3警.戒時(shí)鐘:如果程序循環(huán)掃描執(zhí)行時(shí)間超過了規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。號(hào)保號(hào)加保4強(qiáng)對(duì)保程序的檢查和校驗(yàn):一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行程序。號(hào)保號(hào)保對(duì)程5序保及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行后備:當(dāng)停電時(shí)利用存儲(chǔ)卡或后備電池，保持有關(guān)信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)不丟失。系統(tǒng)安裝時(shí)的抗干擾措施各部分的組成和系統(tǒng)連接及裝配方法必須嚴(yán)格按照說(shuō)明書上安裝要求進(jìn)行，這一點(diǎn)非常重要，是保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行的基本條件。3保1電保源接線和

15、地線接線要合理布置電源線，強(qiáng)電與弱電要嚴(yán)格分開，且弱電電源線要盡量加。接地在消除干擾上起很大的作用。交流地是控制系統(tǒng)供電所必需的，它通過變壓器中心點(diǎn)構(gòu)成供電兩條回路之一。這條會(huì)路上的電流、各種諧波電流等是個(gè)嚴(yán)重的干擾元。因此交流地線、直流地線、模擬地和數(shù)字地等必須分開。數(shù)字地和模擬地的共點(diǎn)地最好置懸浮方式。地線各點(diǎn)之間的電位差盡可能小，盡量加粗地線，有條件可采用環(huán)形地線。為防止電流沖擊，應(yīng)使用截面積大于的專用接地線將端與大地相接，接地電阻應(yīng)小于在現(xiàn)場(chǎng)，除了要認(rèn)真考慮設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地外，通常還要把設(shè)備的信號(hào)地、機(jī)箱與大地連在一起，并以大地作為參考點(diǎn)，這樣可以保證設(shè)備的安全接地，以便對(duì)設(shè)備的操作

16、人員實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)。泄放因靜電感應(yīng)在機(jī)箱上所積蓄的電荷，從而避免，由于電荷積聚，機(jī)箱電位升高而造成的設(shè)備內(nèi)部放電。提高設(shè)備工作的穩(wěn)定性。設(shè)備如不與大地連接，則設(shè)備對(duì)大地的電位，在外界電磁環(huán)境作用下會(huì)發(fā)生變化，造成電路工作不穩(wěn)定。如將設(shè)備的信號(hào)地與大地連接時(shí)，設(shè)備就以大地為零參考電位，這樣就可以有效防止干擾的發(fā)生。所以設(shè)備的接大地，除了是出于安全的目的外，它也是抑制干擾發(fā)生的重要手段。實(shí)用中如能把接地與屏蔽兩大技術(shù)配合使用，則對(duì)提高設(shè)備的電磁兼容性能起到事半功倍的作用。3.2輸.出端子的接線當(dāng)1幾個(gè).外部設(shè)備連接帶一個(gè)電源上時(shí)，應(yīng)使用短接片將其輸出端子對(duì)應(yīng)的公共端子短接。輸出端可以使用不同的電壓，

17、這時(shí)其對(duì)應(yīng)的公共端應(yīng)分別接入不同的電壓源。交2流輸.出線與直流輸出線不能使用同一根電纜。輸出線應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線核動(dòng)力線，且不得并行。不得將外部設(shè)備連接到帶“”的輸出端上。輸出回路中應(yīng)有熔斷器保護(hù)的輸出元件。流入輸出端子的最大電流不應(yīng)超過的允許值，否則必須外接接觸器或繼電器。同樣，若負(fù)載電流低于規(guī)定的最小值時(shí)，應(yīng)并聯(lián)一個(gè)阻容吸收電路。電阻取Q，電容取pl。3回2回電4感性回負(fù)載斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)電路接通時(shí)，起觸點(diǎn)處將產(chǎn)生電弧，嚴(yán)重時(shí)，發(fā)生觸點(diǎn)燒結(jié)。因此要在電感線圈上并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。電纜的敷設(shè)當(dāng)動(dòng)力電纜超過1或，若要求與輸入輸出電纜并行放置，那么在兩者之間至少相隔。如果將它們放在一個(gè)

18、槽內(nèi)時(shí)，它們之間必須間隔1以上，且一定要用接地的金屬屏蔽起來(lái)。特別注意的是的基本單元與擴(kuò)展單元之間的電纜是傳送電壓低的高頻信號(hào)，很易受到干擾，因此，不能將它與其他電纜設(shè)在同一管道內(nèi)。另外，使用的電纜應(yīng)是截面積小于1的屏蔽電纜。最好使用電纜管敷設(shè)電纜。使用排線槽時(shí)。長(zhǎng)度瑤足以包含全部的輸入輸出連線，并與其它電纜分開。把輸入線絞合，絞合的雙絞線能降低共膜干擾，由于改變了導(dǎo)線電磁感應(yīng)的方向，從而使其感應(yīng)相互抵消。信號(hào)采集是模擬線路時(shí)導(dǎo)線可捆扎在一起。數(shù)據(jù)線和脈沖線不能接近或捆扎在一起。否則數(shù)據(jù)線上全“1”時(shí)，在脈沖線上造成干擾，反之亦然。使用屏蔽線作輸入線，只需一端接地。若兩端接地，由于接地電位差在屏蔽層內(nèi)會(huì)流過電流而長(zhǎng)生干擾。為了泄放高頻干擾，數(shù)字信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)并聯(lián)電位均衡線，其電阻應(yīng)