浅谈PLC抗干扰的措施.pdf

第 3 l卷第 1期 2 0 1 1年 3月 黑 龙 江 冶 金 H e i l o n g j i a n g Me t a l l u r g y Vo 1 ． 3l No． 1 Ma r c h 20l O 浅谈 P L C抗干扰 的措施 李琦， 于永涛 东北轻合金有限责任公司 ， 哈尔滨1 5 0 0 6 0 摘要 通过对 P L C干扰源 的分析探讨抗干扰的措施 。 关键 词 P L C； 抗干扰 ； 编程 ； 措施 Me a s u r e o f t h e P L C A n t i j a mmi n g 厶 ，Yu Y o n g t a o N o r t h e a s t L i g h t A l l o y C o ． ， L t d ．H a r b i n g 1 5 0 0 6 0 C h i n a A b s t r a c t A ft e r a n a l y z i n g t h e i n t e r f e r e n t i a l s o H r c e o f P L C t h e w a y t o a n t i j a mm i n g w a s d i s c u s i e d Ke y Wo r d s P L C； a n t i j a mm i n g ； p r o g r a m m e ；m e a s u r e P L C 可编程序 控制器 是 以微 处理器为 核 心 ， 综合了计算机技术 、 自动控制技术和通信技术 而发展起来的一种通用工业 自动控制装置。具有 控制功能强、 可靠性高、 使用灵活方便和易 于扩展 等优点而应用越来越广泛。在冶金、 交通 、 化工及 电力等领域获得了广泛的应用， 被称为现代工业 技术的三大支柱之一 。 高可靠性是 电气控制设备 的关键性能。P L C 由于采用现代大规模集成 电路技术 ， 采用严格的 生产工艺制造 ， 内部 电路采取 了先进的抗干扰技 术 ， 具有很高的可靠性。故 障也就大大降低 。尽 管 P L C在设计制造时 已采取 了很多措施 ， 使它对 工业环境 比较适应 ， 但是为 了确保整个 系统稳定 可靠 ， 还是应当尽量使 P L C有 良好 的工作环境条 件 ， 并采取必要的抗干扰措施。 1 P L C控制 系统干扰源及途径 1 ． 1 电源 的干扰 。P L C系统控制的正常供 电电 源均由电网供 电。由于电网覆盖范围广 ， 它将受 到所有空间电磁干扰 ， 空间的辐射 电磁场 E MI 主要是 由电力 网络 、 电气设 备的暂态过程 、 雷 电、 无线电广播 、 电视 、 雷达等产生 的， 通常称 为辐射 干扰 ， 若 P L C系统置于所射频场内， 就会收到辐射 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 0 8 作者简介 李琦 1 9 8 2一 ， 男， 本科 ， 电气工程及其自动化。 42 干扰 ， 而在线路上感应 电压。尤其是 电网内部 的 变化 ， 刀开关操作浪涌、 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 。可能造成程序错误 或运算错误 ， 从而产生误输入并引起误输 出， 这将 会造成设备 的失控和误动作 ， 从 而不能保证 P L C 的正常运行 。 1 ． 2 信号线 引入 的干扰。与 P L C控制系统连接 的各类信号传输线 ， 除了传输有 效的各类信号之 外 ， 总会有外部干扰信号侵人。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 电源串人的电网干扰 ； 二是信号线受空间电磁 辐 射感应 的干扰 ， 由此引起系统故障的情况也很多。 1 ． 3 接地 系统 的干扰 。接地是 提高电子设备 电 磁兼容性 E M C 的有效手段之一。正确的接地 ， 既能抑制电磁 干扰 的影 响， 又能抑制设 备向外 发 出干扰 ； 而错误的接地， 反而会引入严重的干扰信 号 ， 使 P L C系统将无法正常工作。 1 ． 4 变频器干扰 。一是变频器启动及运行过程 中产生谐波对电网产 生传 导干扰 ， 引起电网电压 畸变 ， 影响电网的供电质量 ； 二是变频器的输出会 产生较强的电磁辐射干扰， 影响周边设备的正常 工作 。 第 1 期 李琦， 等 浅谈 P L C抗干扰的措施 2 抗干扰的措施 2 ． 1 电源干扰 的抑制。一般通 过设 置屏蔽 电缆 和 P L C局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。选用 隔离性能较好的设备 、 优 良的电源 、 动力线和信号 线 ， 走线要更加合理等 ， 对电源变压器 、 中央处理 器 、 编程器等主要部件 ， 采用导 电、 导磁性 良好的 材料进行屏蔽处理 ， 以防止外界干扰信号的影响。 电源调整与保护电源波动造成 电压畸变或 毛刺 ， 将对 P L C及 I ／ O模块产生不 良影响。对微处理器 核心部件所需要 的 5 V电源采用多级滤波处理 ， 并用集成电压调整器进行 调整， 以适应交 流电网 的波动和过电压 、 欠 电压 的影响。尽量使 电源线 平行走线 ， 使 电源线对地呈低 阻抗 ， 以减少电源噪 声干扰。其屏蔽层接地方式不 同， 对干扰抑制效 果不一样 ， 一般次级线圈不能接地。输入 、 输出线 应用双绞线且屏蔽层应可靠接地 ， 以抑制共摸干 扰 。此外可以安装一台带屏蔽层 的变 比为 1 1的 隔离变压器 ， 以减少设备与地之间的干扰 ， 还可 以 在电源输入端串接 L C滤波电路等 。 2 ． 2 信号线引入 的防干扰措施 。动力线 、 控制线 以及 P L C的电源线和 I ／ O线应分别 配线 ， 隔离变 压器与 P L C和 I ／ 0之 间应 采用双绞线 连接。将 P L C的 I ／ 0线和大功率线分开走线， 如必须在 同 一 线槽 内， 分开捆扎交流线 、 直流线 ， 若条件允许 ， 分槽走线最好 ， 这不仅 能使其 有尽可能大 的空 间 距离 ， 并能将干扰降到最低 限度 。此外利用信号 隔离器解决干扰问题也是很理想 的办法 ， 其原理 是首先将 P L C接收的信号 ， 通过半导体器件调制 变换 ， 然后通过光感或磁感器件进行 隔离转换 ， 再 进行解调变换 回隔离 前原信号或不 同信号 ， 同时 对隔 离后信 号 的供 电 电 源进 行 隔 离 处 理 ， 保 证 变 换后的信号、 电源、 地之间绝对独立。只要在有干 扰 的地方 ， 输入端和输 出端中间加上这种隔离器 ， 就可有效解决干扰问题。 2 ． 3 正确选择接地点 ， 完善接地 系统。 良好的接 地是保证 P L C可靠工作的重要条件 ， 可 以避免偶 然发生的电压 冲击 危害 。接地 的 目的通 常有两 个 ， 其一为 了安全 ， 其二是为了抑制干扰。完善的 接地系统是 P L C控制系统抗电磁干扰的重要措施 之一。在 P L C控制 系统 中， 具 有多种形 式 的” 接 地” ， 主要有 I 信号地 。输人端信号元件的地 2 交流地。交流供 电电源的 N线 ； 3 屏蔽地。 为防止静 电和磁场 感应而设 置 的外壳或 金属丝 网， 通过专门的铜导线将其接人地下； 4 保护地。 将机器设备 的外壳 或设备 内独立 器件 的外壳接 地 ， 用于保护人身安全 和防止设 备漏 电。为 了抑 制附加在电源及输入 、 输出端的干扰 ， 应对 P L C系 统进行 良好的接地。一般情况 下， 接地方式与信 号频率有关 ， 当频率低于 1 MH z 时 ， 可用一点接地 ； 高于 1 0 MH z 时 ， 采用多点接地 ； 在 1～1 0 MH之间 时 ， 通常情况下 ， P L C控 制系统采用一点接地 ， 将 所有地线端子和最近接地点相连接 ， 以获得最好 的抗干扰能力。接地线截面积不能小于 2 m m ， 接 地电阻不能大于 1 0 0 Q， 接地线使用专用地线 。 2 ． 4 变频器干扰的抑制。 1 加隔离变压器， 主 要是针对来 自电源的传导干扰 ， 可 以将绝 大部分 的传导干扰阻隔在隔离变压器之前 。 2 使用滤 波器 ， 滤波器具有较强的抗干扰能力 ， 还具有防止 将设备本身的干扰传 导给电源 ， 有些还兼有尖峰 电压吸收功能。 3 使用输出电抗器 ， 在变频器到 电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输 出在能量传输过程 中线路产 生电磁辐射 ， 影响其 它设 备 正常 。 3 结语 P L C控制系统中的干扰是一个 十分复杂的问 题 ， 因此在抗干扰设计 中应综合考虑各 方面的因 素， 合理有效地抑制抗干扰 ， 才能够使 P L C控制系 统正常工作。随着 P L C应用领域 的不断拓宽 ， 如 何高效可靠的使用 P L C也成 为其发展 的重 要 因 素。在不久的将来 ， P L C会有更大的发展 ， 产 品的 品种会更丰 富、 规格 更齐 全 ， 通 过完美 的人机 界 面、 完备的通信设备会更好地适应各种 工业控 制 场合 的需求 ， P L C作为 自动化控制网络 和国际通 用 网络的重要组成 部分， 将在工业控制领域发挥 越来越大的作用 。 参考文 献 [ 1 ] 张万忠． 可编程控制器应用技术 [ M] ． 北京 化学工业 出版社 ． 2 0 0 1 ， 1 2 ． [ 2 ] 于庆广． 可编程 控制 器原理及 系统 设计 [ M] ． 北京 清 华大学 出版社 ， 2 0 0 4 ． [ 3 ] 刘锴， 周海． 深入浅出西门子 s 7 3 0 0 P L C[ M] ． 北 京 航空航天大学 出版社 ， 2 0 0 4 ． 4 3