可編程plc控制器(PLC)是一種專(zhuān)門(mén)為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的自動(dòng)化技術(shù)控制裝置。一般不需要特殊措施就可以直接用于大多數(shù)工業(yè)環(huán)境。但如果生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)，或者安裝使用不當(dāng)，就不能保證系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行。干擾可能導(dǎo)致PLC接收錯(cuò)誤信號(hào)，造成誤操作，或者造成PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)丟失，嚴(yán)重時(shí)甚至使系統(tǒng)失控。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的可靠性措施，消除或減少干擾的影響，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
控制系統(tǒng)的可靠性一直是機(jī)電行業(yè)和自動(dòng)化生產(chǎn)線關(guān)注的焦點(diǎn)，因?yàn)樗苯佑绊懫髽I(yè)的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益，而系統(tǒng)的抗干擾能力是保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源大多出現(xiàn)在電流或電壓變化劇烈的部位。原因是電流的變化產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射，磁場(chǎng)的變化產(chǎn)生電流，電磁場(chǎng)的高速變化產(chǎn)生電磁波。
在實(shí)際工作中，可以采用硬件和軟件抗干擾措施來(lái)防止干擾。其中，硬件抗干擾是最基本也是最重要的抗干擾措施。一般從抗干擾和反干擾兩方面抑制和消除干擾源。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的可靠性措施，消除或抑制干擾降低的影響，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高系統(tǒng)的可靠性。
1.應(yīng)對(duì)電源干擾的措施
電源的干擾主要是由供電線路的阻抗耦合引起的，各種大功率電氣設(shè)備是主要干擾源。在干擾強(qiáng)或可靠性要求高的場(chǎng)合，可在PLC的交流電源輸入端增加帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器。隔離變壓器可以抑制來(lái)自電源線的外部干擾，提高抗高頻共模干擾能力。屏蔽層應(yīng)可靠接地。
低通濾波器可以吸收電源中的大部分“毛刺”。圖中的L1和L2用于抑制高頻差模電壓。L3和L4用等長(zhǎng)導(dǎo)線反向纏繞在同一磁環(huán)上。磁環(huán)中50Hz工頻電流產(chǎn)生的磁通量相互抵消，磁環(huán)不會(huì)飽和。磁環(huán)內(nèi)兩根導(dǎo)線中的共模干擾電流產(chǎn)生的磁通量疊加，共模干擾被L3和L4阻擋。圖中的C1和C2用于濾除共模干擾電壓，C3用于濾除差模干擾電壓。r是一個(gè)壓敏電阻，其擊穿電壓略高于電源正常工作時(shí)的最高電壓，通常相當(dāng)于開(kāi)路。遇到峰值干擾脈沖時(shí)被擊穿，干擾電壓被壓敏電阻箝位。此時(shí)，壓敏電阻的端電壓等于其擊穿電壓，峰值脈沖消失后，壓敏電阻可恢復(fù)正常狀態(tài)。
高頻干擾信號(hào)不是通過(guò)變壓器繞組的耦合傳輸，而是通過(guò)初級(jí)和次級(jí)繞組之間的分布電容傳輸。在一次繞組和二次繞組之間繞一層屏蔽層，與鐵芯一起接地，可以降低繞組間的分布電容，提高抗高頻干擾能力。也可以選擇電源濾波器產(chǎn)品。由于其良好的共模濾波、差模濾波和高頻干擾抑制性能，能有效抑制線間和線與地間的干擾。
2.感性負(fù)載的處理措施
感性負(fù)載具有儲(chǔ)能功能。當(dāng)控制觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，電路中的感性負(fù)載會(huì)產(chǎn)生比電源電壓高幾倍甚至幾十倍的反電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)觸電閉合時(shí)，由于觸頭的晃動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電弧，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾?？刹扇∫韵麓胧?當(dāng)PLC的輸入或輸出接感性元件時(shí)，對(duì)于DC電路(圖2)，應(yīng)在其兩端并聯(lián)續(xù)流二極管；對(duì)于交流電路，應(yīng)并聯(lián)阻容電路，以抑制電路斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧對(duì)PLC的影響。電阻可為51 ~ 120ω，電容可為0.1~0.47μF，電容的額定電壓應(yīng)大于電源的峰值電壓。續(xù)流二極管可選用1A管，其額定電壓應(yīng)大于電源電壓的2~3倍。
3.安裝和布線措施
一般開(kāi)關(guān)信號(hào)對(duì)信號(hào)電纜沒(méi)有嚴(yán)格要求，一般電纜都可以。當(dāng)信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)，可以使用屏蔽電纜。模擬信號(hào)和高速信號(hào)(如脈搏傳感器和數(shù)字撥號(hào)盤(pán)等提供的信號(hào))應(yīng)選擇屏蔽電纜。).通信電纜要求高可靠性。一些通信電纜具有高信號(hào)頻率。一般應(yīng)使用特殊電纜(如光纜)。當(dāng)要求不高或信號(hào)頻率較低時(shí)，也可以使用屏蔽多芯電纜或雙絞線電纜。
當(dāng)開(kāi)關(guān)I/O線不能與電源線分開(kāi)布線時(shí)，可以使用繼電器來(lái)隔離輸入/輸出線上的干擾。當(dāng)信號(hào)線之間的距離超過(guò)300米時(shí)，應(yīng)使用中間繼電器來(lái)轉(zhuǎn)換信號(hào)，或使用PLC的遠(yuǎn)程I/O模塊。I/O線和電源線應(yīng)分開(kāi)布線并保持一定距離。如果你必須在同一個(gè)線槽中布線，你應(yīng)該使用屏蔽電纜。交流和DC線應(yīng)分別使用不同的電纜；開(kāi)關(guān)和模擬I/O線應(yīng)分開(kāi)敷設(shè)，并對(duì)后者進(jìn)行屏蔽。如果模擬輸入/輸出信號(hào)遠(yuǎn)離PLC，應(yīng)采用4~20mA或0~10mA的電流傳輸方式，而不是易受干擾的電壓傳輸方式。不同的信號(hào)線不應(yīng)該用同一個(gè)連接器切換。如果必須使用同一個(gè)連接器，應(yīng)使用備用端子或接地端子將它們分開(kāi)，以減少相互干擾。
4.強(qiáng)烈干擾環(huán)境的隔離措施
在PLC中，光耦離合器、輸出模塊中的小繼電器、光電晶閘管等器件用于隔離外部的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，PLC的模擬I/O模塊也用于隔離模擬I/O模塊。這些裝置不僅可以減少或消除外部干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，還可以保護(hù)CPU模塊免受PLC外部高壓的危害。因此，一般不需要在PLC外部安裝干擾隔離裝置。為了提高抗干擾能力和防雷保護(hù)，PLC與計(jì)算機(jī)之間的串行通信線路可考慮采用光纖或帶光耦離合器的通信接口。
5.接地的可靠性措施
接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一。PLC控制系統(tǒng)的接地線包括系統(tǒng)接地、屏蔽接地、交流接地和保護(hù)接地等。接地系統(tǒng)混沌對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是由于各接地點(diǎn)電位分布不均勻，不同接地點(diǎn)之間存在電位差，引起接地回路電流，影響控制系統(tǒng)中邏輯電路和模擬電路的正常工作。
完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地；不接地時(shí)，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號(hào)線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)連接牢固并絕緣，避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯雙絞線主屏電纜連接時(shí)，屏蔽層之間應(yīng)相互連接并絕緣。
接地時(shí)要注意:接地線盡量粗一些，一般用大于2mm2的銅芯線接地；接地點(diǎn)盡量靠近PLC控制器，接地線盡量避開(kāi)高壓回路和主回路的電線。如果無(wú)法避免，應(yīng)垂直交叉，盡量縮短平行布線的長(zhǎng)度。
6.輸出可靠性測(cè)量
當(dāng)負(fù)載所需的輸出功率超過(guò)PLC的允許值時(shí)，應(yīng)設(shè)置外部繼電器。PLC輸出模塊中的小繼電器觸點(diǎn)小，分?jǐn)嚯娀∧芰Σ?，不能直接用于DC 220V電路中。外部繼電器必須由PLC驅(qū)動(dòng)，外部繼電器的觸點(diǎn)用于驅(qū)動(dòng)DC 220V負(fù)載，以提高可靠性。
總之，對(duì)PLC控制系統(tǒng)的干擾是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，不僅涉及到具體的輸入輸出設(shè)備和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，還會(huì)因溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊等對(duì)PLC產(chǎn)生很大的影響。因此，在應(yīng)用中，必須找出問(wèn)題所在，了解現(xiàn)場(chǎng)干擾的來(lái)源，綜合考慮各種因素，才能合理有效地抑制干擾，使PLC控制系統(tǒng)正常工作。
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