PLC控制系统抗干扰问题论文
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PLC控制系统抗干扰浅谈摘要:分析了电磁干扰及其对plc控制系统干扰的机制,指出在工程应用时必须综合考虑控制系统的抗干扰性能,并结合工程提出了几种有效的抗干扰措施。
关键词:辐射电磁场(emi)1.概述随着科学技术的发展,plc在工业控制中的应用越来越广泛。
plc 控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。
自动化系统中所使用的各种类型plc,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。
要提高plc控制系统可靠性,一方面要求plc 生产厂家用提高设备的抗干扰能力;另一方面,要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视,多方配合才能完善解决问题,有效地增强系统的抗干扰性能。
2.电磁干扰源及对系统的干扰2.1 干扰源及干扰一般分类影响plc控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源,即干扰源。
干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。
其中:按噪声产生的原因不同,分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等;按噪声的波形、性质不同,分为持续噪声、偶发噪声等;按噪声干扰模式不同,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(同方向)电压迭加所形成。
差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种让直接叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。
2.2 plc控制系统中电磁干扰的主要来源2.2.1 来自空间的辐射干干扰空间的辐射电磁场(emi)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、高频感应加热设备等产生的,通常称为辐射干扰,其分布极为复杂。
PLC控制系统干扰及抗干扰措施作者:孟静来源:《今日自动化》2020年第07期[摘要 ]目前,PLC系统作为工业领域中主流的电气设备,在实际建设过程中发挥出不可替代的效用,并且也推动了工业生产的快速前行,一定程度上为国内经济发展奠定良好基础,也带动着社会生产水平的提升,受到各个领域的广泛关注。
但从实际来看,PLC系统运行过程中常常会出现异常,导致效率和可靠性无法满足预期要求,增加电力生产的成本投入。
针对这一问题,本文结合PLC系统的主要特点进行分析,主要论述PLC运行过程中的抗干扰技术,期望为PLC系统的发展提供建设性意见。
[关键词]PLC;控制系统;干扰类型;抗干扰措施[中图分类号]TP273 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487(2020)07–00–03[Abstract]As the mainstream electrical equipment in the current industrial field, PLC system exerts an irreplaceable effect in the actual construction process, and also promotes the rapid advancement of industrial production, laying a good foundation for domestic economic development to a certain extent, and also driving With the improvement of social production level, it has received extensive attention in various fields. However, from a practical point of view,abnormalities often occur during the operation of the PLC system, which causes the efficiency and reliability to fail to meet the expected requirements, and increases the cost of power production. In view of this problem, the main characteristics of the PLC system are combined to analyze, mainly discuss the anti-interference technology in the PLC operation process, and hope to provide constructive suggestions for the development of the PLC system.[Keywords]PLC; control system; interference type; anti-interference measuresPLC系统逐步在电力生产和工业领域中发挥出自身作用,不单单提升自动化性能,还进一步扩展了生产模式,确保效率和质量达到要求,也受到工业领域的一致好评。
PLC的系统接地重要性及干扰的抑制摘要:PLC在数控系统中占据了很重要的地位。
一般大型的PLC中,都配备了职能接口,可以用来完成一些独立的用途,因此PLC得到了广泛的使用。
在安装和试运行整个系统的时候,需要接地来保证PLC的正常运行。
PLC控制系统的抗干扰能力强弱会影响整个系统的运行情况。
安装接地系统能够抑制对PLC运行造成影响的因素。
关键词:PLC 系统接地重要性干扰抑制PLC是可以编程的控制系统,在实际应用中的稳定性好,是一种综合性的控制装置,因此在实际生产中得到了广泛的应用。
组成PLC系统的零件大部分是电子器件,它们的工作电压和电流较低,现场生产使用的是交流电,电压和电流都比较高,而且存在一定程度的电磁干扰,所以PLC控制系统在运作的时候要接地。
一个好的接地情况能够保证PLC空心系统正常工作,可以缓解意外出现的电压带来的危害。
PLC是工业控制中的核心,运作过程中需要不断提升它的稳定性及可靠性,从而最大程度地保证企业生产的安全和经济。
这意味着需要对影响PLC系统稳定性的因素进行处理。
但是在实际的运作过程中,PLC控制系统所处的环境并不理想,这导致系统的运作过程中较为容易受到干扰。
提高PLC系统的稳定性,不仅能需要生产商保证系统的抗干扰能力,而且也需要注意设备的安装和维护。
如何针对PLC控制系统受到的干扰进行处理,这是目前操作员工所需要解决的问题。
那么哪些因素会对PLC控制系统造成影响呢?应该使用什么方法抑制这些因素造成的影响呢?一、PLC系统接地的重要性1.PLC系统接地的作用PLC接地系统主要有下面的几大类:信号地、电源地、保护地和屏蔽地等。
这种接地系统需要和地面链接。
这些接地系统主要起到的作用是为PLC控制系统提供一个标准的零电位;消除电压或者电容设备上载有的电荷;吸收漏电的电流和距离造成的电势。
因此把PLC控制系统接地能够抑制干扰,并对系统进行保护。
2.PLC系统接地的特殊性在生产中还没有使用PLC控制系统的时候,人们使用的是计算机控制系统,系统使用的接地电阻为4Ω。
PLC控制系统抗干扰的措施及方法摘要:介绍PLC控制系统在不同的工业环境中受到来自系统本身(包含PLC硬件及软件)以及外界(包含空间辐射电磁场、电源、信号线、接地等)的干扰;并且通过分析产生干扰的原因,提出了解决主要抗干扰措施。
关键词:PLC;控制系统;干扰类型随着科学技术的发展,PLC作为一种自动化程度高、配置灵活的工业生产过程控制装置,因为其本身的高可靠性、允许在较为恶劣的环境下工作而在自动控制领域中得到广泛应用。
由于受到现场条件所限,工业控制系统的各类PLC大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中,电磁干扰极其严重,对PLC控制系统可靠运行极其不利,因此,一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力,另一方面要求使用部门在工程设计、安装调试和运行维护过程中采取抗干扰措施,双方配合才能妥善解决问题,有效增强系统的抗干扰性能。
因此,研究PLC控制系统干扰信号的来源、成因及抑制措施,对于提高PLC控制系统的抗干扰能力和可靠性具有重要作用。
一、提高PLC硬件抗干扰能力在选择设备时,首先要选择有高效抗干扰能力的产品,其中包括了电磁兼容性。
尤其是抗外部干扰能力,如采用浮地技术、隔离性能较好的PLC系统;监控信号在接入PLC前,在信号线与地之间并接电容,以减少共模干扰;在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。
;另外要考察其在类似工作环境中的应用实绩。
在选择国外进口产品要注意:我国是采用220 V高内阻电网制式,而欧美地区是110 V低内阻电网制式。
由于我国电网内阻大,零点电位漂移大,地电位变化大,工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上,对系统抗干扰性能要求更高,在国外能正常工作的PLC产品在国内不一定能可靠运行,这就要在采用国外产品时,按我国的标准(GB/T13926)合理选择。
另外,在干扰多的场合,安装在控制对象侧的I/0模块要使用绝缘型的I/0模块;在干扰相对较小的场合,可使用非绝缘型的I/O模块。
试析PLC控制系统中的抗干扰措施【摘要】随着自动化程度的不断发展,自动控制在生产中越来越重要。
但是在其应用的过程中,常会受到相应干扰源的限制,而使其不能更好的发挥作用。
在这种情况下,就应该对plc控制系统中干扰源进行分析,并在此基础上找出控制plc控制系统干扰措施。
本文主要从plc控制系统干扰源、plc控制系统干扰措施出发,对plc控制系统中的抗干扰措施进行分析。
【关键词】plc控制系统;抗干扰;措施plc控制系统作为自动化生产中重要组成部分,其在工业生产中有重要的作用。
plc控制系统不仅具有较强的可操作性和可靠性,同时也能较好的适应外部恶劣环境,凭借其优势在工业生产中已经得到了广泛应用。
但是在其使用过程中,常会受到外界干扰,而使其不能更好的发挥作用。
如何将plc控制系统更好应用在现代化工业自动化生产中,已经成为相关产业值得思索的事情。
1 plc控制系统中的抗干扰源1.1 受电源干扰plc系统是由电网进行供电的,然而电网覆盖面积比较广,在电网传播过程中常会受到空间电磁的干扰,这样就会使电压、电流受到干扰,进而使电源受到干扰。
特别是当大型设备、交流传动装置、电网短路的冲击,会通过相应的电路将干扰传到电源边,进而影响plc控制系统正常运行。
1.2 受接地干扰plc控制系统在接地不规范的情况下,也会出现引起相应的干扰。
就plc控制系统来说,接地是十分重要的,正常情况下,plc 控制系统能与交流地接线、系统接地线、保护接地线及屏蔽接地线进行连接。
但是在实际应用的过程中,常会因为安装和维护中的一些人为因素或非人为因素,而使与plc控制系统线连接的地线出现一些漏洞,相应的电磁干扰会通过这些漏洞对plc控制系统进行干扰。
接地线安装问题,也会因各个接地电压不同而出现电位差,甚至会引起接地闭合环流电流,这些闭合环电流会在电磁场的感应下产生感应电流,感应电流和信号线路之间产生相应磁场的影响,而使plc控制系统无法运行。
控制系统的抗干扰问题及措施卢磊顾文勇西安市自来水总公司南郊水厂陕西西安摘要针对西安某水厂仪器仪表等控制设备受到的越来越多的干扰问题阐述了形成干扰的原因和可能产生的后果并提出相应的抗干扰措施关键词控制系统电磁干扰抗干扰接地中图分类号$ # 文献标志码文章编号# & '& & '随着( (). 1)).可编程逻辑控制器的应用场合越来越广泛应用环境越来越复杂其所受到的干扰也越来越多制造商在生产过程中已大量运用抗干扰设计但在应用设计和安装中若不采用一些必要的抗干扰措施系统将可能出现意外问题在工程设计安装施工和使用维护中应有效地增强系统的抗干扰性能控制系统中电磁干扰的主要来源影响控制系统的干扰源大都产生在电流或电压剧烈变化的部位主要来自以下几个方面来自空间的辐射干扰空间的辐射电磁干扰7).1 (. 15 . 0. . 1.7 5 主要是由电网电气设备的暂态过程雷电无线电广播电视雷达高频感应加热设备等产生一般通过设置屏蔽电缆和局部屏蔽及高压泄放元件进行保护来自电源的干扰因电源引入的干扰造成控制系统故障的情况很多系统的正常供电电源由电网提供电网内部的变化如开关操作浪涌大型电力设备启停等都通过输电线路传到电源系统如果电源性能不理想系统可能无法正常工作可以通过更换隔离性能更高的电源解决这个问题来自信号线的干扰与控制系统连接的各类信号传输线除了传输有效的各类信息外总会有外部干扰信号侵入由信号侵入干扰会引起5 "信号工作异常大大降低测量精度严重时损伤元器件甚至造成逻辑变化误动或死机来自接地系统混乱时的干扰接地是提高电子设备电磁兼容性7).1 (. 1( ) / 7的有效手段之一接地系统混乱对系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均匀不同接地点间存在电位差引起的环路电流影响系统正常工作此外屏蔽层接地线和大地有可能构成闭合环路在变化磁场的作用下屏蔽层内部会出现感应电流通过屏蔽层和芯线之间的耦合干扰信号回路来自系统内部的干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生需要选择具有较多应用实例或经过考验的系统控制系统工程中应用的抗干扰设计为保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰必须从设计阶段开始便采取抑制措施抑制干扰源切断或衰减电磁干扰的传播途径提高装置和系统的抗干扰能力在选择设备时首先要选择有较高抗干扰能力的产品如采用浮地技术隔离性能好的系统其次还应了解生产厂家给出的抗干扰指标如共模抑制比差模抑制比采用国外产品时应按国标,>$'# 合理选择综合抗干扰设计时主要考虑来自系统外部的几种抑制措施另外还必须利用软件手段进一步提高系统的安全可靠性抗干扰措施采用性能优良的电源抑制电网引入的干扰对系统供电的电源和与系统有直接电气连接的仪表的供电电源虽然采取了一定的隔第'卷第期'年月供水技术6%$78$7 9"",:;) '9%'离措施但还不够主要是使用的隔离变压器分布参数大抑制干扰能力差经电源耦合而串入共模干扰差模干扰所以对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小抑制带大的配电器以减少系统的干扰此外应保证电网馈电不中断一般可采用在线式不间断供电电源= 供电提高供电的安全可靠性=还具有较强的干扰隔离性能是一种控制系统的理想电源电缆敷设为了减少动力电缆辐射电磁干扰尤其是变频装置直流调速装置的馈电电缆可采用铜带铠装屏蔽电力电缆从而降低动力线产生的电磁干扰信号电缆应按传输信号种类分层辐射严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号避免信号线与动力电缆靠近平行敷设以防电磁干扰采用必需的防雷措施按照防护范围可将弱电设备的防雷措施分为外部防护和内部防护为了满足微电子设备构成的网络系统对安全提出的要求应从单纯一维防护转为三维防护包括对防直击雷防感应雷电波侵入防雷电电磁感应防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面的综合考虑从软件设计方面提高系统的抗干扰能力利用内部如定时器计数器辅助继电器等元件设计一些程序可以屏蔽输入元件的误信号防止输出元件的误动作提高系统的抗干扰能力正确选择接地点完善接地系统接地的目的既为了安全又为了抑制干扰完善的接地系统是控制系统抗电磁干扰的重要措施之一信号源接地时屏蔽层应在信号侧接地不接地时应在侧接地信号线中间有接头时屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理一定要避免多点接地多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时各屏蔽层应相互连接好并做绝缘处理选择适当的接地处单点接地实际应用西安南郊水厂拥有多种专用仪器仪表和相应的控制设备且数量众多为了保证系统的正常运行在系统设计中分别从电源传输电缆防雷接地及信号保护入手实施了系统的抗干扰防护措施供电系统采用=供电并选用配电保护器接入单元的电源回路使通过保护器输出的电压保持恒定所有单元都配有此保护装置电缆敷设采用铠装电缆直埋传输严格按照规范避免了与动力信号电缆的不必要的交叉而产生的相互干扰对于模拟信号采用屏蔽电缆并穿钢管敷设在每台柜内设置防雷击和防过电压的浪涌抑制器对于模拟量及网络分别采用仪器信号保护器和>网络保护器从软件设计方面提高抗干扰能力例如阀门的行程开关或设备按钮等常常会因为抖动而发出误信号抖动时间一般都比较短针对抖动时间短的特点可用内部计时器经过一定时间的延时得到消除抖动后的可靠有效信号从而达到抗干扰的目的仪器信号保护器用于隔离单元模拟量的输入和输出防止可能因这些回路窜入高压而损坏设备>网络保护器串入单元的通讯网络>中以保护通讯模块不受损坏自'年月日运行至今系统运行稳定内部元器件无故障损坏工作正常无故障发生在'年夏季的雷电高发期该系统经受了考验工作正常无任何损失保障了夏季高峰供水期间的生产正常运行结语如何进一步提高控制系统的抗干扰能力多种方法和措施正在研究探索之中的应用应综合考虑各方面的因素合理有效地抑制干扰通过正确设计硬件线路选用高质量的元器件充分利用本身软元件灵活巧妙地编程等措施有效地提高系统的抗干扰能力保障控制系统的正常工作参考文献朱善君翁樟邓丽爱等可编程控制系统原理应用维护北京清华大学出版社''菲尼克斯公司产品说明书菲尼克斯电气防雷及电涌保护器A=石油化工仪表接地设计规范=,>'建筑物电子信息系统防雷技术规范=) ). .( ) '# 1收稿日期'& #&第'卷第期供水技术'年月。
浅谈PLC控制系统的抗干扰问题研究【摘要】随着科学技术的发展,pic在工业控制中的应用越来越广泛。
plc控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。
本文主要论述了 plc 在运行过程中所受到的干扰来源,以及解决这些干扰的一些措施,另外还对变频器的抗干扰问题进行了一系列讨论。
【关键词】plc;控制系统;抗干扰;措施
0.概述
随着科学技术的发展,pic 在工业控制中的应用越来越广泛。
plc 控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。
自动化系统中所使用的各类型 plc,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。
要提高 plc 控制系统可靠性,一方面要求 plc 生产厂家用提高设备的抗干扰能力,另一方面要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视,多方配合才能完善解决问题,有效地增强系统的抗干扰性能。
因此,研究plc控制系统抗干扰信号的来源、成因及其抑制措施,对于提高plc控制系统的抗干扰能力及可靠性具有重要的意义。
1.影响plc控制系统干扰的主要因素
影响plc控制系统干扰的主要因素很多,主要的有下面几种:
1.1辐射干扰
辐射电磁场主要是由电力电网、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视和雷达等产生的,通常称为辐射干扰,。
若此时plc置于其辐射场内,其信号、数据线和电源线即可充当天线接受辐射干扰。
此种干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场的大小,特别是与频率有关。
1.2来自系统外部电源、信号线等的干扰
1.2.1来自电源的干扰
plc的正常供电电源均由电网供电,因而会直接影响到plc的正常工作。
由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间的电磁干扰而产生持续的高频谐波干扰。
特别在断开电网中的感性负载时产生的瞬时电压峰值是额定值的几十倍,其脉冲功率足以损坏plc半导体器件,并且含有大量的谐波可以通过半导体线路中的分布电容、绝缘电阻等侵入逻辑电路,引起误动作,再者在现代工业中,开关操作浪涌、大型电力设备的起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等均能在电网中形成脉冲干扰。
1.2.2来自信号线的干扰
plc控制设备的运行,总会有很多信号线的参与,然而在信号传输的过程中,除了传输有效的数据外,总会有干扰信号的侵入,此时就形成了干扰。
此干扰主要有两种途径:一是变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源干扰,这往往被忽略;二是信号线上的外
部感应干扰,其中静电放电、脉冲电场及切换电压为主要干扰来源。
由信号线引入的干扰会引起i/o信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。
若系统隔离性能较差,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动作甚至死机。
1.2.3来自不规范接地的干扰
plc控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。
而不规范的接地就有可能对各个接地点造成不同的地电位差,引起地环路电流以及信号工模干扰,影响系统正常工作。
3.提高系统抗干扰能力措施
抗干扰的措施主要分为两种:一是硬件方面;二是从软件方面。
下面逐一对这两个方面进行分析:
3.1从硬件方面来说在设计plc控制系统时
通过在正确选择plc、正确选择接地点,接地方式、合理配置供电电源和i/o端的接线等措施,可有效提高系统的抗干扰能力。
3.1.1 plc的选择
选用plc时,要选择有较高抗干扰能力、尤其是外部抗干扰能力以及包括电磁兼容性(emc)好的产品,如采用浮地技术、隔离性能好的plc品牌。
同时要根据应用的具体环境(电磁环境)合理选择plc。
3.1.2正确选择接地点,完善接地系统
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plc控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
系统接地方式有:浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。
对plc控制系统而言,它属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。
由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响,装置之间的信号交换频率一般都低于1mhz,所以plc控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。
集中布置的plc系统适于并联一点接地方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。
如果装置间距较大,应采用串联一点接地方式。
3.1.3电源部分的抗干扰方法
电源变压器是电源部分的主要元件,为了抑制电网中的干扰,一般选用隔离变压器,且变压器容量应比实际需要大1.2~1.5倍左右。
在使用中应要求变压器的屏蔽层良好接地,次级线圈连接线要使用双绞线,以减少电源线间干扰。
对于plc的控制器电源,如果条件许可,还可在隔离变压器前加入滤波器,此时变压器的初级和次级连接线均要使用双绞线,如图1所示。
这样干扰信号经滤波隔离后可大大减弱,增强了系统的可靠性。
图1 滤波器和隔离变压器的连接
plc供电系统可采用如下方式,控制器和i/o系统分别由各自的隔离变压器供电,并与主电路电源分开。
当某一部分电源出了故障时,而不会影响其他部分,如输入、输出供电中断时,控制器仍能继续供电,提高了系统的可靠性。
3.2从软件设计方面提高系统抗干扰能力
plc内部具有丰富的软元件,如定时器、计数器、辅助继电器等,利用它们设计一些程序,可以屏蔽输入元件的误信号,防止输出元件的误动作,提高系统的抗干扰能力。
3.2.1延时控制
控制器的外部开关量和模拟量输入信号,由于噪声、干扰、开关的误动作、模拟信号误差等因素的影响,不可避免会形成输入信号的错误,引起程序判断失误,造成事故。
当按钮、开关作为输入信号时,则不可避免产生抖动。
3.2.2软件滤波
对于模拟信号,可采用多种软件滤波方法来提高数据的可靠性。
连续采样多次,采样间隔根据a/d转换时间和信号的频率而定。
采样数据先后存放在不同的数据寄存器中,经比较后取中间值或平均值作为当前输入值。
4.结语
以上的措施,经若干plc控制系统现场实际运行表明,能够消除现场干扰信号的影响,保证系统的可靠运行。
plc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,对有些干扰情况还需做具体分析,采取对症下药的方法,才能够使plc控制系统正常工作。
【参考文献】
[1]陈宇.可编程序控制器基础及编程技巧.广州:华南理工大学出版社,1999.
[2]陈在平,赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计.北京:机械工业出版社,2002.。