PLC的抗干扰性分析

PLC的抗干扰分析
摘要
本文分析乳制品加工对PLC控制系统的稳定性和干扰源的类型的影响。

通过研究和总结PLC控制系统来改进控制系统的抗干扰能力的方法和具体措施,并且在实际乳制品加工工厂里取得了良好的效果。

1 前言
在乳制品加工自动化控制领域,可编程序逻辑控制器(PLC)是重要的控制设备。

PLC是一种为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子系统。

它使用可编程序存储器来保存逻辑实现、顺序控制、定时、计数和算术运算指令等,比如运算，数字量、模拟量输入、输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序逻辑控制器及相关设备,应该易于与所有工业控制系统形成一个整体,易于扩展功能设计的原则。

因此PLC自动控制系统在乳制品加工领域已广泛应用。

乳品业务环境经常是比较严酷的环境条件,PLC控制系统的可靠性直接影响乳制品生产企业和经济运行的安全。

因此,研究PLC控制系统干扰信号的原因和抑制措施来提高PLC 控制系统抗干扰能力和可靠性具有重要意义。

2 常见的干扰类型和解决方案
这个领域有很多原因会导致干扰。

首先，我们需要找到真正的根源，然后找出解决方案。

2.1 电源干涉
在乳制品加工领域，开关冲击，大型电力设备的开启和关闭，由于交流和直流驱动器所致的谐波，短路瞬态冲击都可以形成网络中的脉冲干扰。

通过供电网络提供给PLC的正常电源,将直接影响公司的正常运行。

随着网络范围的扩大，由于持续高频谐波干扰导致电磁干扰将成为所有空间的电源干扰。

尤其是在断开电网期间，特别是在电感负载瞬态电压峰值由额定功率产生几次后，脉冲功率将完全破坏PLC半导体设备。

因为脉冲含有大量的谐波,它会通过半导体
电路分布电容的绝缘电阻等侵入性逻辑电路导致故障。

为了抑制干扰,保持电压稳定,我们经常用一些抗干扰方法:
⑴扭曲双绞线的接入电源会产生高频干扰信号，使用隔离变压器衰减这些高频干扰信号是用来抑制输入/输出共模干扰。

不同方式的盾牌对干扰抑制的影响是不一样的。

实践中是将主要的和次要的盾牌都接地。

⑵滤波器
在一定频率范围内，某些反网络干扰需要使用过滤器而不是隔离变压器。

但是，选择一个好的滤波器频率范围是很困难的。

因此,常见的方法是同时使用过滤器和隔离变压器。

注意隔离变压器的一侧二次电缆使用双绞线,第一和第二端应该分开。

⑶供电系统的分离
单独的PLC,I / O通道和其他电源设备抑制电网干扰。

每一个变压器二次绕组屏蔽地面点应该访问绕组电路,分别选择必要的和适当的公共访问站点。

PLC的绝缘电源供电给变压器二次侧绝缘地。

我们也可以使用供电系统和双电源系统。

双电源最好引用不同的变电站的电源。

2.2 来自信号线的干扰
除了有效传播范围的信息, 控制系统与各种信号传输线连接,但总是会有外部干扰信号入侵。

检测的信号线路承担信号和控制信号的传输任务,传输质量直接影响整个控制系统的准确性、稳定性和可靠性。

线路的干扰信号,主要来自空间的电磁辐射,有差模干扰和共模干扰两种。

差模干扰是叠加在被测信号上的干扰信号,这种干扰主要是高频交变的源信号,通常是耦合干扰。

常规的干扰抑制方法是:RC滤波器连接在输入回路或双T过滤器，将电压信号转换为电流信号。

最大化的使用双积分式A / D转换器，是因为积分器有消除高频干扰的作用。

共模干扰是干扰信号行,通常通过被测信号和接地极的末端和地面控制系统这两个信号线引起。

,在两个信号线周期中，振幅几乎相同的情况下,这种干扰有一定的潜在差异，使用上述方法不能消除或抑制。

解决方案如下:使用双差分输入差动放大器,该放大器具有很高的共模抑制比;使用绞线输入行,绞线可以减少共模干扰,传感器相互抵消；使用光学隔离方法可以消除共模干扰;使用屏蔽电缆和单侧接地,为了避免信号失真,长距离传输的信号应该注意阻抗匹配。

此外,我们可以采用软件。

为了提高输入信号噪声比，使用软件数字滤波来提高有用信号的真实性。

对于大型随机干扰系统,使用程序限制的规则连续采样5倍,如果一次采样的采样支持的幅度远远大于其他几次,然后给予关注。

对流量、压力、液位、位移等参数是在一定范围内波动频繁的参数,可以使用算术平均的
方法。

用n次平均的采样值来代替当前值。

一般情况下:流量n = 12压力n = 4最合适。

2.3 来自地面扰动系统的干扰
接地的目的通常有两个,一个用于安全,另一种是抑制干扰。

完整的PLC控制系统中，接地系统是一个重要的衡量电磁干扰的系统。

地面是提高电子设备的电磁兼容性(EMC)是有效的手段之一。

正确接地,不仅可以抑制电磁干扰的影响,而且还可以抑制即将离任的干扰抑制设备。

但是错误的接地,将会给PLC系统引入严重的干扰信号,使它不能正常工作。

PLC控制系统,包括地面系统、防护和交换地与保护地。

PLC系统上的混乱、接地系统的干扰主要是潜在的不均匀分布的访问,不同的地面点之间存在的电位差,造成接地回路电流,影响系统正常工作。

例如,电缆护套必须接地。

如果电缆护盾的两端A、B是接地的,就会有接地电位差。

电流流经盾,当异常状态时,如闪电,地面电流将会更大。

接地设计有两个原则:由公共地面噪声电压产生的阻抗来消除电路电流。

为了避免接地回路的形成,以便抑制额外的电源和输入、输出的干扰,接地点应该连接到PLC-specific地面,然后与其他设备放在一起。

接地系统有浮动模式、直接接地和接地电容器三种方式。

在PLC控制系统中,它是一种高速低级控制设备,应该直接接地。

随着信号电缆分布安装输入滤波电容和交流频率的影响，设备之间的信号通常小于1MHZ,所以串联的PLC控制系统接地线与地面或一点接地。

PLC系统的布局适用于集中式并行接地,设备外壳中心地面点到一个单独的地线接地。

如果设备间距较大的点接地，应该串联使用。

截面积大的铜母线(或绝缘电缆)与每个单元的内阁的连接点通过位置被获得,然后直接连接到接地线接地。

接地线的截面大于22平方毫米铜线,总线使用铜截面的总数大于60平方毫米接地电阻小于2Ω的接地线, 最好埋在地面10 ~ 15米以下,PLC系统应放置在距离强烈电气设备超过10米的地方。

应该尽量避免强大的接地线电路和主电路电线,不能以垂直设置来避开十字路口,运行平面长度应尽可能短。

接地源、防护的信号端应该接地;没有地面应在PLC的一侧接地。

信号连接器,屏蔽附加层和绝缘应该牢固的附着在手柄上,多点地面必须避免。

多个测试点的信号和多核双绞线屏蔽双绞线的屏蔽电缆连接,防护应该互相连接,绝缘处理。

选择适当的单点接地部门联系。

2.4 逆变器的干扰
有两种逆变器的干扰:第一,启动和运行逆变器谐波产生传导干扰过程中生成的网格,引起电网电压畸变,影响供电质量。

第二,逆变器的输出会产生更强烈的电磁辐射干扰,影响外围设备的正常运行。

处理逆变器时干扰是很麻烦的，,一般有以下几类:
⑴隔离变压器
它主要是针对来自电源的干扰。

它可以先于隔离变压器阻止大部分的传导干扰。

也改变电源电压的作用。

⑵倾斜法
两种主动和被动过滤点通常利用的无源滤波器的效果，由于这些过滤器有强壮的anti-dry。

设备本身的干扰能力还必须防止传输干扰的力量,和一些吸收在峰值电压。

⑶输出电抗器
增加交流电动机之间的变频器是减少反应堆主逆变器输出线的能量传递过程。

产生电磁辐射,影响其他设备正常工作。

反应堆必须安装在距离传感器最近的地方。

电缆的护甲在频率可靠的接地装置侧,地面装甲应该被拉开,不能扣成一条绳索或被识别,不能与其他电线结。

,逆变器的低端是连接到逆变器终端,然后逆变器接地。

3 结论
乳制品加工控制系统的工作环境围绕着各种各样的干扰。

即使这台机器PLC 可靠性高,但在系统的设计和安装时,还必须做一个环境的综合分析,以确定干扰的性质和采取相应的抗干扰措施,确保系统的长期稳定工作。

上述PLC干扰方法,在计算机应用的分布式控制系统中，许多乳品企业,取得了良好效果。

致谢
本论文得到了中国(No.2010084)辽宁省教育部门和中国(No.12511149)黑龙江省的教育部的支持。