解决PLC控制系统应用中干扰问题的方法.pdf

建筑技术开发 B u i l d i n g T e c h no l o g y D e v e l o p me n t 建筑资讯 Bui l d i n g I n f o r m i o n 第4 3 卷第5 期 2 0 1 6 年5 月 解决P L C 控制系统应用中干扰问题的方法 徐宏胜 三一重工股份有限公司，长沙4 1 0 0 0 0 [ 摘要 ] 伴随着科学技术的快速发展，P L C控制系统在企业中的应用越来越广泛，尤其是对现代企业来说，P L C控制系统 已经不可或缺。然而，受制于各种因素的影响，P L C控制系统在工作中可能会 出现严重的干扰问题，导致其工作的不稳定。因 此，为了能有效解决这种由于干扰原因而造成的不稳定状况，必须要创造 良 好的工作环境，切实保障P L C的正常稳定工作。分 析 P L C控制系统的干扰来源，进而找出具体的解决措施，从而做出总结。 [ 关键词 ]P L C空盒子系统 ； 干扰 ； 解决措施 [ 中图分类号 ]T P 2 7 3 [ 文献标志码 ] A [ 文章编号 ]1 0 0 1 5 2 3 X 2 0 1 6 0 5 0 0 0 1 0 2 T0 S o l v e Pr o b l e m o f I n t e r f e r e n c e 0 f P LC Co n t r o l M e t h o d i n Ap p l i c a t i o n o f S y s t e m Xu Ho ng s he ng [ Ab s t r a c t ] Wi m me r a p i d d e v e l o p me n t o f s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y ，t h e a p p l i c a t i o n o f P L C c o n t r o l s y s t e m i n e n t e r p r i s e i s mo r e a n d mo r e wi d e l y，e s p e c i a l l y f o r t h o s e mo d e m e n t e r p r i s e s ， P L C c o n t r o l s y s t e m i s i n d i s p e n s a b l e ． Ho we v e r ，d u e t o t he i n fl u e n c e o f v a rio u s f a c t o r s ， t h e P LC c o n t r o l s y s t e m ma y c a u s e s e r i o u s i n t e r f e r e n c e p r o b l e ms i n th e wo r k， wh i c h l e a d s t o t h e i n s t a b i l i t y o f i t s wo rk ． T h e r e f o r e ，i n o r d e r t o e f f e c t i v e l y s o l v e t h e i n s t a b i l i t y c a u s e d b y i n t e r f e r e n c e ，i t i s n e c e s s a r y t o c r e a t e a g o o d wo r k i n g e n v i r o n me n t ，a n d e n s u r e t h e n o r ma l a n d s t a b l e o p e r a t i o n o f P LC． T h e ma i n i n t e rfe r e n c e s o u r c e s o f P LC c o n t r o l s y s t e m a r e a n a l y z e d，a n d t h e n fi n d o u t t h e s p e c i fi cme a s ur e s ， S O a st oma k e a s u mma r y ． [ K e y wo r d s ]P L C e mp t y b o x s y s t e m ； i n t e rfe r e n c e； me a s u r e s 现代企业的发展，尤其是现代工业高速发展使 P L C的应 用范围更加广泛。如何提高 P L C系统的抗干扰能力成为每个 企业必须要面对的重点问题。因此，提高 P L C控制系统工作 中的稳定性成为关键。 1 电磁干扰源及对系统 的干扰概述 对影响P L C控制系统的干扰源来说，通常状况下与影响 工业设备中的干扰源相同的，大都形成于电流运行剧烈的地 方，形成的电磁干扰源对诸如 P L C控制系统的正常工作有较 大 干扰 。 干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪 声的波形性质不同划分，其中按噪声产生的原因不同，分为 放 电噪声、浪涌噪声和高频振荡噪声等 ； 按噪声的波形、性 质不同，分为持续噪声和偶发噪声等 ； 按声音干扰模式不同， 分为共模干扰和差模干扰 。共模干扰和差模干扰是一种比较 常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差，主要由 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 电压叠加形成。这种共模干扰可为直流，亦可为交流。 2 P L C 控制系统中电磁干扰主要来源 2 ． 1 空间辐射干扰 对于电磁干扰的主要来源来说，首先是空 间的辐射。空 间辐射干扰的分布非常复杂，且干扰的程度大小不一。由于 P L C控 制系 统通常会 被安 装在 电磁较强 烈 的场所 ，而 这样 的 场所 通常 会受到 电磁 的干扰 。其对 P L C控 制系 统产生干扰 的 途径主要有两个方面 一是直接对 P L C控制系统产生内部辐 射，导致系统工作的不稳定性 ； 二是通过电路感应对P L C控 制系统产生干扰，这种干扰方式和电磁场 的大小及所产生的 频率有关。 2 ． 2 系统外引线干扰 P L C控制系统的另一个干扰源主要来 自于外引线的干扰， 尤其是这种干扰会通过电源或是信号线进入，从而导致 P L C 控制系统工作出现不稳定的状况。这种系统外的引线干扰通 常被称作传导干扰。传导干扰在目前的工业场所是很常见 的 收稿 日期 2 0 1 6 4 1 - 2 6 作者简介 徐宏胜 1 9 7 4 一 ，男，湖南长沙人，工程师，主要从事 工程机械制造 自动化控制专业工作 。 一 种干扰，影响较严重，且不好控制。 2 ． 3电源干扰 经过实 践证 明，对 P L C控 制系 统造成干扰 最为常 见且干 扰 比较严重 的是 电源 的干扰 。电源不论是在工业场所 ，还 是在 普通的家庭中都是普遍存在。当前我国社会中电网的覆盖已 经非常广泛，因此对 P L C控制系统的干扰也比较突出。电源 的干扰主要来 自于电网内部的复杂变化，它通常是影响 P L C 控制系统的关键所在。另一方面，众所周知，P L C电源虽然 基本都采用隔离电源，但 由于制造工艺的原因，导致其最终 的隔离效果并不理想，这也在很大程度上加重了电源对 P L C 控制系统的干扰。 2 ．4 信号线 引入干扰 与 P L C控制系统连接的各类信号传输线，除传输有效 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，往往被忽略 ； 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，较为严重。由信号引 入干扰会 引起 I ／ O信号工作异常和测量精度大幅度降低，严 重时将引起元器件损伤。P L C控制系统因信号引入干扰造 成 I ／ 0模件损坏数相 当严重，由此引起系统故 障的情况也 很多。 2 ． 5 接地 系统 混乱 时 干扰 众所周知，土地是绝缘体。因此，对于电子设备来说， 良好的接地性能可有效保障其 自身的某种兼容性。对于 P L C 控制系统来说，正确接地能有效抑制其对于自身的电子干扰， 从而保障其 自身的正常运转 ； 反之，若接地出现错误，P L C 设备则极有可能受到极大的干扰，从而影响到 自身的工作过 效率。由于 P L C系统的复杂程度，对于接地点的电位分布状 况也有所不同，因此可能导致系统正常工作出现故障。 另一方面，当屏蔽层、大地和接地线在某种状况下构成 一 种特殊的状态时，其后果有可能是形成一种 闭合环路，加 之受到磁场 的干扰或诱导，此 时的屏蔽层内便会出现感应电 流，这样的状况下会形成干扰信号的回路。而在此时，如接 地线受到其他干扰的影响，地环流的分布情况可能会更加不 乐观，致使点位分布不等，从而直接影响到 P L C系统的正常 运行。 下转第4页 第4 3 卷第5 期 2 0 1 6 年 5 月 建筑 资讯 Bu i l d i n g I n f o r m a t i o n 建筑技术开发 B u i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t w 2 ∑ y 8 9 ．9 5 k P a W ／ 2 8 9 ． 9 5 1 4 7 ． 9 4 ／ 2 1 1 8 ． 9 5 k P a r D／ 2 3 ． 1 m 含水丰富的砂性土、淤泥质土经加固处理处，土体抗压强 度一般为0 ． 8～ 1 ． 5 MP a ，本次计算取为 1 ． 0 MP a 。 ． 1 ． 0X0． 11 0 0 k Pa 卢 等 c3 0 ．2 ≤ 满足强度要求的加固长度 t ≥4 ． 5 4 m。 根据端头土体整体稳定性要求 ，计算加 固体长度 地面超 载 q 7 0 k P a ，加 固体上部 覆土 自重 Q 9 0 6 ． 6 9 k N，加 固体重度 2 0 k N／ m 。根据公式 3 可得 M M l 2M 35 74 4． 9 9 kN - m 根据公式 4 可得 MM l M 2M 328 ． 47 ． 56 ． 220 06． 26． 20 0a r c s i n t 0． 9 4 D 根据公式 6 得 满足稳定性要求的加固长度 t ≥5 ．6 4 m。 因此，经计算满足强度和稳定性要求时，加固体长度 t 最 小为5 ． 6 4 m，为满足盾构始发时的防水要求，取6 m作为加固 长度 。 4 施工效 果 经 过理论端头加固范 围的理论推算，得 到准确的加 固 长度，按理论计算值进行施工。在加固施工结束后3 0 ，4 0 ， 5 0 d ，分别取芯检验，三轴搅拌加固体的抗压强度最小值分别 为0 ． 8 ，1 ． 0 ，1 ． 5 MP a ，实际加固效果比计算值高。 加固体与端头围护结构之间的竖向冻结系统在搅拌加固 后2 0 d开始运行。由于采用单排冻结管，且冻结管紧靠加固体 上接 第 l 页 2 ． 6 P LC系统 内部 干扰 最后一种干扰来源为 P L C系统内部的干扰，即P L C系统 内部 部分 元器件或 是 电路 之 间产 生 的 电磁干 扰 。这种 由 P L C 系统 内部 产生 的干 扰，主要 原 因在 于制造厂 商在进 行有关 电 磁兼容的设计中存在某种缺陷，或是因为设计 内容较复杂， 导致干 扰产 生。这种 内部 的 电源 干扰无 法避免 ，对 于 P L C系 统的正常工作干扰通常不会太大。 3 P L C 控制系统抗干扰解决措施 针对 P L C控制系统在工作中出现的不稳定状况及有效解 决对 P L C系统的干扰问题，须根据 P L C系统工作中的现实情 况， 包括工作环境和特点等状况， 制订出切实有效的解决措施。 3 ． 1 选择性能优质电源 预 防 P L C控制系统 被干扰 的一种 方法就 在于选择性 能较 优质的电源。如电源选择得好，则其对电磁、电流等隔离性 表现较好，可有效减少 P L C系统在工作状况下被干扰的状况 发生。对于电源的安装，通常可安装本身就具有屏蔽、隔离 性能的比较稳定的电源，这种 电源可以隔离或屏蔽掉多数的 干扰信号，从而确保 P L C控制系统工作的稳定性。 设置隔离变压器可有效实现 P L C控制系统和电源的有效 隔离，从而用另一种方式确保 P L C系统工作的正常运转，最 终 也将 确保企业的生产效 率。 3 ． 2 严 格 敷设 线缆 线缆敷设 的好坏也影响着 P L C控制系统的受干扰情况。 4 。 和盾构井围护结构， 冻结效果相对较差。直到冷冻加固3 0 d时， 加固体与盾构井 围护结构之间才形成了完成的阻水冻结壁。 盾构于端头加固后5 3 d始发，洞门破除后，无渗漏水，盾构始 发顺利。 5 结束语 宁和城际中黄区间盾构始发端头采用地面三轴搅拌加固、 冷冻法补缝的措施加固盾构始发端头，加固体强度达到设计 要求，地下水得到有效处理。目前，盾构 已顺利始发，取得 了良好的效果，经验可为类似工程提供参考。 1 在含水量较大的粉细砂软土地层 内，盾构区间端头 采用搅拌法加固、冷冻法补缝的加固措施端头阻水效果好， 能达到盾构始发对端头地层强度的要求。加固体与盾构井围 护桩 之 间的缝隙 是簿弱环 节，须采 取相应 处理措 施，冷 冻法 可得到较理想效果。 2 将盾构端头加固体简化为弹性圆板，对加固进行强 度计 算和稳 定性验 算的方 法能够满 足普通 盾构井 端头 加固计 算的需要，但 由于各盾构区间所处地层千差万别，对于复合 地层内的端头加固计算方法有待进一步的研究。 参考 文献 【 1 ] 秦爱 芳，李永和 ． 人工土 层冻结法 加 固在盾 构进 出洞 施工 中的 应 用 [ J 】 ． 岩土力学 ，2 0 0 4 ，2 5 s 2 _】 4 4 9 _ 4 5 2 ． [ 2 ]曾晖，杨平，胡俊 ． 特殊地层下盾构始发端头加 固技术实例研究 [ J ] ． 铁道建筑，2 0 1 1 ，2 2 7 9 _ 8 1 [ 3 ] 王天明 ， 戴志仁 ． 盾构法隧道端头井地层加 固方法及其应用研究 [ J ] ． 铁道工程学报，2 0 1 4 ，8 8 9 0 - 1 0 0 ． [ 4 ] 宋克志 ，王梦恕 ，孙谋 ． 浅埋盾构隧道端头土体稳定性极 限平 衡分 析 [ J ] ． 岩石力学与工程学报 ，2 0 1 5 ，2 2 4 O 7 _ 4 1 3 ． [ 5 ] 朱世友 ，林志斌 ，桂常林 ． 盾构始发与到达端头地层加 固方法选 择 与稳定性评价 [ J ] ． 隧道建设 ，2 0 1 2 ， 1 2 6 7 8 8 7 9 5 ． [ 6 ] 刘胜 利，麦 家儿 ，游杰 ． 砂层地 带盾构井 端头加 固计算 与应用 [ J ] ． 隧道建设 ，2 0 0 9 ，6 3 3 0 1 - 3 0 9 ． 基于此，对于有效预防 P L C控制系统受干扰的问题，在线缆 的敷 设上也 要做好 相应 的工作。一 方面 ，一定要采用 专 门 的 地线进行铺设，从而降低 P L C系统受电源干扰的情况发生， 从而提 升 P L C系统 的抗 干扰能力 。另一方面 ，尽 量使用 带有 铜带铠装屏蔽层的电缆，这种 电缆可有效降低电线因为电流 或电磁而产生的干扰信号，从而确保 P L C控制系统工作的稳 定性 。 3 -3处 理滤 波 滤波处理通常状况下不被企业看中，原因很简单，其费 用比较高，使用成本也较高。但进行滤波处理可以有效降低 P L C控制系统的受干扰程度，在保持 P L C控制系统稳定性上 有着非常良好的效果。与此 同时，将滤波器安装在信号的两 极处，确保干扰信号不易产生及防止干扰情况发生。 4 结束语 综上所述，P L C控制系统虽然对于工业生产起着广泛的 影响作用，然而，现实的情况却是 P L C控制系统常常会受到 某些因素的干扰，而导致其工作 的不稳定性。因此，对于工 业生产来说，一定要采取有效的措施防止 P L C控制系统被干 扰，提升其抗干扰的能力，从而保证有效生产。 参考文献 【 1 】 杨海 晶 ． P L C控 制系统设计及抗 干扰研究 『 J 1 ． 考试周刊， 2 0 1 1 1 7 1 6 2 一】 6 3 ．