可编程序控制器系统的抗干扰及措施
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可编程序控制器特点(1)软硬件功能强PLC的功能非常强大,其内部具备很多功能,如时序、计算器、主控继电器、移位寄存器及中间寄存器等,能够方便地实现延时、锁存、比较、跳转和强制1/0等功能。
PLC不仅可进行逻辑运算、算术运算、数据转换以及顺序控制,还可以实现模拟运算、显示、监控、打印及报表生成等功能,并具有完善的输入输出系统。
PLC能够适应各种形式的开关量和模拟量的输人输出控制,还可以和其他计算机系统、控制设备共同组成分布式控制系统,实现成组数据传送、矩阵运算、闭环控制、排序与查表、函数运算及快速中断等功能。
PLC的编程语言丰富,可分为梯形图语言、语句表以及控制系统流程图等多种。
特别是梯形图,直观方便,类似于继电接触器电路图,很适合电气工程技术人员使用。
(2)使用维护方便PLC不需要像计算机控制系统那样在输人输出接口上做大量的工作。
PLC输人输出接口是已经按不同需求做好的,可直接与控制现场的设备相连接的接口。
如输人接口可以与各种开关、传感器连接;输出接口具有较强的驱动能力,可以直接与继电器、接触器、电磁阀等连接。
不论是输人接口或输出接口,使用都很简单。
PLC具有很强的监控功能,利用编程器、监视器或触摸屏等人机界面可对PLC的运行状态内部数据进行监视或修改,从而增加了调试工作的透明度。
PLC控制系统的维护也非常简单,只要利用其自诊断功能和监控功能,就可以迅速查找到故障并及时给予排除。
PLC的接线十分简单,只需将输人设备(按钮开关等)与PLC输人端子连接;接收输出信号执行控制功能的执行元件(接触器、电磁阀等)写PLC输出端子连接即可,工作量相对要少得多。
(3)运行稳定可靠由于PLC采用了微电子技术,大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,同时还采用了屏蔽、滤波、隔离等抗干扰措施,所以其平均无故障时间在2万小时以上。
特别是在制造入输出电路之间的联系,从而避免了由输入输出通道串入的干扰信号引起的误动作。
电⽓控制与PLC应⽤第三次作业1. ( 多选题) 对可编程控制器控制系统的输⼊模块进⾏选择时(本题4.0分)A、由现场设备与模块之间的远近程度来选择输⼊模块的电压等级B、⼀般距离较远的设备选⽤较低电压的模块⽐较节约能源;C、⾼密度的输⼊模块,同时接通点数取决于输⼊电压和环境温度,⼀般同时接通点数不得超过60%。
D、为了提⾼系统的稳定性,必须还考虑门槛电平的⼤⼩,门槛电平值越⼤,可编程控制器的抗⼲扰能⼒越强,传输距离也就越远。
学⽣答案:A,C,D标准答案:ACD解析:得分:42. ( 多选题) 可编程控制器的程序执⾏结果,取决于(本题4.0分)A、梯形图程序B、外界输⼊信号的突然变化C、输⼊映象寄存器中内容D、输出及元件映象寄存器中内容学⽣答案:A,C,D标准答案:ACD解析:得分:43. ( 多选题) 可编程控制器采⽤哪些硬件措施提⾼其可靠性及抗⼲扰能⼒(本题4.0分)A、对主要部件,采⽤导电、导磁性能良好的材料进⾏屏蔽B、设置了警戒时钟WDTC、在微处理器与I/O电路之间,采⽤光电隔离措施D、对微处理器这个核⼼部件所需的+5V电源,采⽤多级滤波,集成电压调整器进⾏调整。
学⽣答案:A,C,D标准答案:ACD解析:得分:44. ( 多选题) 当可编程控制器基本单元I/O点数不能满⾜要求时,可通过连接扩展单元以增加系统的I/O点数(本题4.0分)A、外部设备接⼝B、输⼊/输出扩展接⼝C、输⼊接⼝学⽣答案:B标准答案:B解析:得分:45. ( 多选题) 可编程控制器控制系统常⽤的输⼊设备有哪些(本题4.0分)A、按钮B、⾏程开关C、指⽰灯D、传感器学⽣答案:A,B,D标准答案:ABD解析:得分:46. ( 多选题) 可编程控制器控制系统常⽤的输出设备有哪些(本题4.0分)A、传感器B、接触器C、指⽰灯D、电磁阀学⽣答案:B,C,D标准答案:BCD解析:得分:47. ( 多选题) 可编程控制器控制系统设计包括如下步骤(本题4.0分)A、确定控制对象和控制范围B、可编程控制器的机型选择C、系统的硬件与程序设计;D、总装调试学⽣答案:A,B,C,D标准答案:ABCD解析:得分:48. ( 多选题) 关于输出继电器下⾯叙述正确的有(本题4.0分)A、它只能由外部信号来驱动B、它只能在程序内部由指令来驱动;D、⽆论采⽤何种输出⽅式,它只起到接通或断开负载回路的作⽤学⽣答案:B,C,D标准答案:BCD解析:得分:49. ( 多选题) 关于可编程控制器接地处理,下⾯叙述正确的有(本题4.0分)A、接地点应与动⼒设备(如电动机)的接地点分开B、接地电阻应尽可能⼤些;C、与可编程控制器有关的其他设备也要可靠接地D、尽量与其他设备串联接地学⽣答案:A,C标准答案:AC解析:得分:410. ( 多选题) 可编程控制器与继电器控制相⽐较(本题4.0分)A、组成器件不同B、触点数⽬不同;C、实施控制的⽅法不同D、⼯作⽅式相同。
西门子PLC的抗干扰措施南京航大意航科技有限公司 左夏1.概述西门子S7系列可编程控制器是专门为工业控制设计的,在设计和制造过程中SIEMENS采取了多层次抗干扰措施,使系统能在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作。
运行的稳定性和可靠性很高,PLC平均无故障工作时间高达几万小时。
随着计算机技术的发展,PLC的功能也越来越强,使用越来越方便,因此在工业控制系统中使用日益广泛。
但是,产品的可靠性高只是保证系统可靠工作的前提,还必须在设计和安装PLC系统过程中采用相应的措施,才能保证系统可靠工作。
在PLC使用现场的情况往往比较复杂,常常存在各种不同配电、控制及驱动设备,各个设备之间控制电缆的铺设也很接近,这就造成了干扰的产生。
电网的波动、大功率用电设备电缆线及其本身产生的电磁斜波,另外一些自然环境如闪电等都会对PLC的正常工作造成影响。
2.PLC系统设计时的抗干扰措施2.1 .硬件措施2.1.1.屏蔽:采用屏蔽有两个目的:一是限制内部的辐射电磁能越出某一区域;二是防止外来的辐射进入某一区域。
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。
选择机柜时因尽量选择框架结构的控制柜,同时要保证机柜的密封性能良好。
2.1.2.滤波:对供电系统计输入线路采用多种形式的滤波处理,以消除和抑制高频干扰信号,也削弱两个模块间的相互影响。
2.1.3.电源调整与保护:电源波动造成电压畸变或毛刺,将对PLC及I/O模块产生不良影响。
对CPU核心部件所需要的+5V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。
尽量时电源线平行走线,时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。
2.1.4.隔离:在微处理器与I/O电路之间,采用光电隔离措施,有效地把他们各离开来,以防外部的干扰信号及地线环路中产生的噪声电信号通过公共地线进入PLC本机,从而影响其正常工作。
可编程控制应用技术课后答案【篇一:可编程序控制器技术与应用-习题答案】ass=txt>习题参考答案第2章2-1 写出图2-20梯形图的指令表。
图2-20解:指令如下:2-2 写出图2-21梯形图的指令表。
图2-21解:指令如下:2-3 写出图2-22梯形图的指令表。
图2-22解:指令如下:2-4 写出图2-23梯形图的指令表。
图2-23解:指令如下:2-5 写出图2-24梯形图的指令表。
图2-24解:指令如下:2-6 写出图2-25指令表的梯形图。
图2-25解:梯形图如下:2-7写出图2-26梯形图指令表,并画出其时序图。
图2-26【篇二:电气控制与可编程控制器课后习题答案】lass=txt>第1章1.1 低压电器的分类有那几种?答:低压电器的种类繁多,分类方法有很多种。
按工作方式可分为手控电器和自控电器。
按用途可分为低压控制电器和低压保护电器。
按种类可分为刀开关、刀形转换开关、熔断器、低压断路器、接触器、继电器、主令电器和自动开关等。
1.2 什么是电气原理图和安装接线图?它们的作用是什么?答:电气原理图是根据工作原理绘制的,一般不表示电器元件的空间位置关系,因此图中不反映电器元件的实际安装位置和实际接线情况。
电气安装图表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置。
1.3 交流接触器线圈断电后,动铁心不能立即释放,电动机不能立即停止,原因是什么?答:交流接触器线圈断电后,动铁心不能立即释放,电动机不能立即停止,主要原因有:⑴由于在分断电流瞬间,触点间产生电弧,造成触点熔焊,使动铁心不能立即释放;⑵返回弹簧失去弹性。
1.4 常用的低压电器有哪些?它们在电路中起何种保护作用?答:起保护作用的低压电器有:熔断器:电路中起短路保护。
热继电器:起过载保护。
自动开关、接触器、继电器均有失压和欠压保护。
1.5 在电动机主电路中装有熔断器,为什么还要装热继电器?答:熔断器在电路中起短路保护。
维修电工中级复习题选择题641-743,判断题161-257,共200道C 641.Fx2N一20MT可编程序控制器表示()类型。
A.继电器输出 B.晶闸管输出 C.晶体管输出 D.单结晶体管输出A 642.Fx2N一40MR可编程序控制器,表示F系列()。
A.基本单元 B.扩展单元 C.单元类型 D.输出类型A 643.可编程序控制器在硬件设计方面采用了一系列措施,如对干扰的()。
A.屏蔽、隔离和滤波 B.屏蔽和滤波C.屏蔽和隔离 D.隔离和滤波C 644.Fx2N系列可编程序控制器输入隔离采用的形式是()。
A.变压器 B.电容器 C.光电耦合器 D.发光二极管D 645.可编程序控制器在输入端使用了(),来提高系统的抗干扰能力。
A.继电器 B.晶闸管 C.晶体管 D.光电耦合器B 646.检查电源电压波动范围是否在PLC系统允许的范围内。
否则要加()。
A.直流稳压器 B.交流稳压器 C.UPS电源 D.交流调压器A 647.对于可编程序控制器电源干扰的抑制,一般采用隔离变压器和交流滤波器来解决,在某些场合还可以采用()电源供电。
A.UPS B.直流发电机 C.锂电池 D.CPUA 648.对于PLC晶体管输出,带感性负载时,需要采取()的抗干扰措施。
A.在负载两端并联续流二极管和稳压管串联电路 B.电源滤波C.可靠接地 D.光电耦合器C 649.下列选项()不是可编程序控制器的抗干扰措施。
A.可靠接地 B.电源滤波 C.晶体管输出 D.光电耦合器A 650.FX2n系列可编程序控制器输入常开点用()指令。
A.LD B.LDI C.OR D.ORIA 651.FX2n系列可编程序控制器常开触点的串联用()指令。
A.AND B.ANI C.ANB D.0RBD 652.FX2n系列可编程序控制器并联常闭点用()指令。
A.LD B.LDI C.OR D.ORID 653.FX2n系列可编程序控制器中回路并联连接用()指令。
PLC控制电机正反转段庆安[摘要]:可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心,将自动控制技术、计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的崭新的工业自动控制装置。
目前PLC已基本替代了传统的继电器控制而广泛应用于工业控制的各个领域,PLC已跃居工业自动化三大支柱的首位。
生产机械往往要求运动部件可以实现正反两个方向的起动,这就要求拖动电动机能作正、反向旋转。
由电机原理可知,改变电动机三相电源的相序,就能改变电动机的转向。
按下正转启动按钮SB1,电动机正转运行,且KM1,KMY接通。
2s后KMY断开,KM接通,即完成正转启动。
按下停止按钮SB2,电动机停止运行。
按下反转启动按钮SB3,电动机反转运行,且KM2,KMY接通。
2s后KMY断开,KM接通,即完成反转启动。
[关键词]:PLC直流电机PLC control motor reversingDuan Qing an[Abstract]:Programmable Logic Controller(PLC)is a microprocessor core,automatic control technology,computer technology and communication technology integration and the development of a new industrial automatic control device.PLC has basically replaced the traditional relay control is widely used in various areas of industrial control,PLC has leapt to the first of the three pillars of the industrial automation.Production machinery often require moving parts can be achieved in both directions of the starter,which requires the drag motor can make positive and reverse rotation.Seen by the motor principle,change the phase sequence of the motor three-phase power,will be able to change the direction of the motor rotation.Press Forward Start button SB1motor forward run and KM1KMY turned on.2s after and KMY disconnect,KM switched to complete the forward start.Press the stop button SB2,the motor stops running.Press the start button reversal SB3 motor reverses and KM2,the KMY switched.2s after and KMY disconnect,KM switched complete reversal to start.[Keywords]:PLC DC motor并一、PLC 概述(一)PLC 的产生1969 年,美国数字设备公司(DEC )研制出了世界上第一台可编程序控制器,并应用于通 用 汽 车 公 司 的 生 产 线 上 。
1:主控指令MC后面的任何指令都应以LD或LDI指令开始。
正确错误2:可编程控制器周期扫描的工作方式进一步提高了PC控制系统的响应速度。
正确错误3:M470、M471、M472、M473都是专用于六位加减法组合计数器(C660/C661 )的特殊辅助继电器。
正确错误4:晶体管输出方式用于接通或断开频率较高的直流负载回路。
正确错误5:PC无论采用何种输出方式,都只起到接通或断开负载回路的作用,而不向负载提供电源。
正确错误6:继电器控制线路是由许多真正的硬件继电器组成,而PC梯形图则由许多所谓“软继电器”组成,这些“软继电器”实质是存储器中的每一位触发器。
正确错误7:利用编程器可输入、检查、修改、调试用户程序或在线监视PC工作状况正确错误8:如果多次使用功能指令,且已经设定了各种设定线圈,则在设定条件相同的情况下,后面各功能指令的设定线圈可以省略。
正确错误9:系统程序存储器:主要存放系统诊断、命令解释、功能子程序调用、管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能的程序正确错误10:正确错误11:系统程序已由制造厂家直接固化在只读存储器中,用户不能访问和修改正确错误12:可编程控制器编程时,基本单元应处于“STOP”状态,而编程器处于“PROGRAM”状态。
正确错误13:STL (Step Ladder),步进接点指令,用作步进梯形指令中状态器的触点,该指令具有主控功能。
正确错误14:M71多用作复位信号,对某些需要开机初始化的信号进行复位,因此又称初始化脉冲。
正确错误15:可编程控制器编程及运行模式的选择,与编程器的状态选择开关以及PC基本单元的运行(RUN) 、停止(STOP)模式有关。
正确错误频率较高的直流或交流负载回路。
正确错误2:每个输出继电器只有一对触点输出,用以控制负载回路。
这对触点的状态,对应于元件映象寄存器中该元件的状态。
正确错误3:PC应用编程器,执行器件监控功能时,若监控定时器或计数器,可显示剩余的时间或计数值。
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。
PLC的高抗干扰性能在软件层面的优势分析PLC(可编程逻辑控制器)是一种用于自动化控制系统的专用计算机。
在现代工业流程控制中,PLC被广泛应用于各种环境和条件下,因其高度可靠和高抗干扰性能而备受青睐。
本文将重点探讨PLC在软件层面具有的高抗干扰性能,并分析其优势。
1. 实时性和响应速度:PLC软件通过实时采集、处理和传输各种输入和输出信号,能够快速响应外界干扰。
PLC的实时性能确保了系统能够及时检测和响应各种变化,例如电磁干扰、电压浪涌或瞬态干扰等。
对于需要高度精准控制的应用,PLC的快速响应速度是其软件层面的特点之一。
2. 抗干扰算法:PLC软件在设计和开发过程中,使用了一系列抗干扰算法来减少外部干扰对系统运行的影响。
例如,滤波算法用于过滤噪声信号,使其不影响输入和输出信号的准确性。
此外,PLC软件还可以采用差分算法进行输入信号的差异比较,从而检测和抵消干扰引起的异常信号。
3. 状态监测和故障检测:PLC软件在运行过程中能够实时监测各种传感器和执行器的状态,并对可能的故障进行检测和报警。
通过对输入信号的连续监测,PLC 软件能够及时发现系统中的异常情况,如干扰信号超过阈值、传感器失效等,从而防止潜在的故障扩大化。
4. 异常处理和容错能力:PLC软件具有较强的异常处理和容错能力。
当系统检测到干扰信号或运行异常时,PLC能够采取相应的措施来处理问题,例如通过输出预设的控制信号来纠正偏差。
同时,PLC软件还能够在故障情况下自动切换至备用设备或备用程序,以保证系统的连续运行和控制可靠性。
5. 灵活性和可编程性:PLC软件具有较高的灵活性和可编程性,可以根据不同的应用需求进行调整和优化。
通过简单的编程和配置,可以实现各种输入输出的调整、算法的优化以及故障检测的设置。
这种灵活性使得PLC软件能够适应不同环境和条件下的工业控制需求,并提供高度可靠的抗干扰性能。
在总结上述的软件层面优势后,我们可以看到PLC在抗干扰性能方面具有其独特的优势。
简答题(每题5分)1.什么是可编程控制器?它的特点是什么?可编程序控制器()简称或。
是一种工业控制装置,是可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
特点是:无触点免配线,可靠性高、抗干扰能力强。
控制系统结构简单,功能完善,通用性强,扩展方便;编程简单、使用方便、柔性好;可实现逻辑控制、过程控制和运动控制一体化,可以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统。
系统的设计、安装、调试方便,工作量少,周期短。
维修工作量小,维护方便;体积小,重量轻,能耗低,易于实现机电一体化。
2.为提高的抗干扰能力,在其软件、硬件方面都采取了那些重要措施?采用无触点电子开关代替继电器触头;用软件程序代替硬接线;硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施;软件上采用数字滤波、故障诊断等措施;采用循环扫描的工作方式;等电路.结构上采用密封、防尘、抗振等措施;采用模块式结构。
3.什么是反接制动?什么是能耗制动?各有什么特点与适应什么场合?电源反接制动:制动时,当电动机断电后,再给电动机定子绕组加一个与原电源相序相反的电源,使定子绕组产生的旋转力矩与转子转动方向相反,从而实现快速停车。
特点是制动迅速,效果好,冲击大,通常仅适用于10以下的小容量电动机。
能耗制动:制动时,在定子绕组中任两相通入直流电,形成固定(静止)磁场,与旋转中的转子感应电流相互作用,产生制动转矩,制动时间控制由时间继电器完成。
特点是具有消耗能量少、制动电流小等优点,但需要直流电源,控制电路复杂。
通常能耗制动适用于电动机容量较大和起制动频繁的场合,反接制动适用于容量小而制动要求迅速的场合。
4.在复杂的电气控制中,采用控制与传统的继电器控制有哪些优越性?采用无触点电子开关代替继电器触头;用软件程序代替硬接线;由于串行工作方式,可以避免继电器接触器控制中触点竞争和时序失配的问题;可靠性高、逻辑功能强、体积小。
可编程控制器的基本结构和工作原理.2.1 可编程控制器的基本结构1.中央处理器⏹中央处理器是PLC的大脑。
起着指挥的作用,其主要功能是:⏹(1)编程时接受并存储从编程器输入的用户程序和数据,并能进行修改或更新。
(2)以扫描方式接受现场输入的用户程序和数据,并存入输入状态表(即输入继电器)和数据寄存器所谓输入影像寄存器。
(3)从存储器中逐条读出用户程序,经解读用户逻辑,完成用户程序中规定的各种任务,更新输出映像寄存器的内容。
(4)根据输出所存电路的有关内容实现输出控制。
(5)执行各种诊断程序目前,PLC中的CPU主要采用单片机,如Z80A 8051 8039 AMD2900等,小型PLC大多数采用8为单片机,中型PLC 大多数采用16位甚至32位单片机。
2.存储器⏹PLC内部存储器用来存放PLC的系统程序,用户程序和逻辑变量及数据信息。
存储器分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)两大类。
ROM的内容杂使用时只能读出不能写入,它的写入需要使用特殊的方法和设备,一旦写入即使掉电也不会消失,称为固化。
ROM主要存放监控程序及已调试好的用户程序。
RAM的内容可以随时由CPU对它进行读取,写入,任意修改,但掉电后,信息丢失。
用户程序是使用者为PLC完成某一具体控制任务编写的应用程序,用户程序在设计和调试过程中要经常进行读写操作,为了便于调试、修改、扩充、完成,用户程序一般使用RAM存储。
RAM中的内容在掉电后要消失,所以PLC对RAM提供备用锂电池,一般锂电池使用期为3-5年左右。
如果调试通过的用户程序要长期使用,可用专用EPROM写入器把程序固化在EPROM芯片中,再把芯片插入PLC的EPROM插座上。
3.输入、输出模块⏹这是PLC与被控设备的连接部件,输入模块通过输入端子接受现场设备的控制信号(包括开关量和模拟量),如控制按钮、限位开关、传感器信号等,并把这些信号转换成被控设备能接收的电压或电流信号,以驱动被控装置(包括开关量和模拟量),如电磁阀、接触器、信号灯等。
电控中的干扰与抗干扰措施电控中的干扰与抗干扰措施随着电子技术的不断发展,电控系统在现代交通运输、航空航天、工业制造等领域得到了广泛应用。
然而,电控系统中的干扰问题也日益凸显。
干扰会影响电控系统的稳定性、可靠性和安全性,给生产和运营带来严重的损失和危害。
因此,研究电控中的干扰与抗干扰措施对于保障电控系统的正常运行和提高系统的可靠性和安全性具有重要的意义。
一、电控系统中的干扰1. 来源与种类电控系统中的干扰源包括内部和外部两个方面。
内部干扰源主要是由于系统中电路不稳定,信号处理器失效,元器件寿命过期或过载等原因导致的。
而外部干扰源就更为广泛,包括电力设备、无线电、电磁辐射、电磁波干扰等等。
无线电干扰就是电控系统中最常见和最具代表性的外部干扰源之一,它会通过空气中的电磁波不断地对系统内部传导,造成系统信号的干扰和损坏。
2. 影响电控系统中的干扰会对系统带来很多负面的影响,主要具体表现在以下几个方面:(1)降低系统的可靠性和灵敏度,导致系统失效。
(2)增大设备的能耗和噪音。
(3)干扰数据的传输,造成数据传输丢失或出现错误。
(4)对人体健康产生潜在威胁,例如航空航天等领域中,干扰可能会影响飞行器的正常运行。
二、电控系统中的抗干扰措施为了减轻电控系统中的干扰,同时提高系统的稳定性,可靠性和安全性,采取一系列干扰预防和控制的技术措施,也就是抗干扰措施。
具体方法如下:1. 硬件抗干扰硬件抗干扰措施主要是通过系统设计及优化,使用抗干扰的元件和信号处理器来抵御不同频率、不同幅度的外部干扰。
硬件抗干扰的方式主要有以下几种:(1)合理布置系统内部的信号线路结构,包括布线方式和地线设计,防止可怕共模、差模电压干扰。
(2)选择抗干扰性能等级高的元器件来保证系统的可靠性。
(3)对于无法避免的干扰,符合控制器允许的工作范围,使其在允许误差范围内正常运行。
2. 软件抗干扰软件抗干扰措施主要是针对程序设计和语言的,采取一些特定的算法和方法来防范和抵御干扰因素。
可编程序控制器系统的抗干扰及措施可编程控制器(以下称PLC)是一种用于工业生产自动化控制的设备。
尽管其制造厂采取了一些措施,使得它的可靠性较高,但还有许多外部因素也会使它产生干扰,造成程序误变或运算错误,从而产生误输入井引起误输出,这将会造成设备的失控和误动作。
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。
随着PLC应用的日渐广泛,其抗干扰问题也显得日益重要。
本文就此问题提出一些抗干扰的措施。
一、控制系统中干扰及其来源1、干扰源及一般分类影响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。
共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因),这种共模干扰可为直流、亦可为交流。
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,这种干扰叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。
2、PLC系统中干扰的主要来源及途径(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。
若PLC系统置于所射频场内,就回收到辐射干扰,其影响主要通过两条路径:一是直接对PLC内部的辐射,由电路感应产生干扰;而是对PLC通信内网络的辐射,由通信线路的感应引入干扰。
辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小,特别是频率有关,一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
(2)来自系统外引线的干扰主要通过电源和信号线引入,通常称为传导干扰。
这种干扰在我国工业现场较严重。
a来自电源的干扰PLC系统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而在线路上感应电压和电路。
尤其是电网内部的变化,入开关操作浪涌、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。
PLC电源通常采用隔离电源,但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。
实际上,由于分布参数特别是分布电容的存在,绝对隔离是不可能的。
b来自信号线引入的干扰与PLC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:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视;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,这是很严重的。
由信号引入干扰会引起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。
对于隔离性能差的系统,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、误动和死机。
PLC 控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况也很多。
c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(EMC)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PLC系统将无法正常工作。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。
接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。
例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将更大。
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,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。
若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。
PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱、程序跑飞或死机。
模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。
(3)来自PLC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,如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容,比较复杂,作为应用部门是无法改变,可不必过多考虑,但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
三、主要抗干扰措施1、采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰在PLC控制系统中,电源占有极重要的地位。
电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源(如CPU电源、I/O电源等)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。
现在,对于PLC系统供电的电源,一般都采用隔离性能较好电源,而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源,并没受到足够的重视,虽然采取了一定的隔离措施,但普遍还不够,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(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器,以减少PLC系统的干扰。
此外,位保证电网馈点不中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,提高供电的安全可靠性。
并且UPS还具有较强的干扰隔离性能,是一种PLC控制系统的理想电源。
2、电缆选择的敖设为了减少动力电缆辐射电磁干扰,尤其是变频装置馈电电缆。
笔者在某工程中,采用了铜带铠装屏蔽电力电缆,从而降低了动力线生产的电磁干扰,该工程投产后取得了满意的效果。
不同类型的信号分别由不同电缆传输,信号电缆应按传输信号种类分层敖设,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敖设,以减少电磁干扰。
3、硬件滤波及软件抗如果措施由于电磁干扰的复杂性,要根本消除迎接干扰影响是不可能的,因此在PLC控制系统的软件设计和组态时,还应在软件方面进行抗干扰处理,进一步提高系统的可靠性。
常用的一些措施:数字滤波和工频整形采样,可有效消除周期性干扰;定时校正参考点电位,并采用动态零点,可有效防止电位漂移;采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。
信号在接入计算机前,在信号线与地间并接电容,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。
对干较低信噪比的模拟量信号.常因现场瞬时干扰而产生较大波动,若仅用瞬时采样植进行控制计算会产生较大误差,为此可采用数字滤波方法。
现场模拟量信号经A/D转换后变成离散的数字信号,然后将形成的数据按时间序列存入PLC内存。
再利用数字滤波程序对其进行处理,滤去噪声部分获得单纯信号,可对输入信号用m次采样值的平均值来代替当前值,但井不是通常的每采样。
次求一次平均值,而是每采样一次就与最近的m -l次历史采样值相加,此方法反应速度快,具有很好的实时性,输入信号经过处理后用干信号显示或回路调节,有效地抑制了噪声干扰。
由干工业环境恶劣,干扰信号较多,I/O信号传送距离较长,常常会使传送的信号有误。
为提高系统运行的可靠性,使PLC在信号出错倩况下能及时发现错误,并能排除错误的影响继续工作,在程序编制中可采用软件容错技术。
4、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。
用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点,然后将接地母线直接连接接地极。
接地线采用截面大于22mm2的铜导线,总母线使用截面大于60mm2的铜排。
接地极的接地电阻小于2Ω,接地极最好埋在距建筑物10~15m远处(或与控制器间不大于50m),而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。
信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;不接地时,应在PLC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,并经绝缘处理。
选择适当的接地处单点接点。
五、结束语以上的措施,经若干PLC控制系统现场实际运行表明,能够基本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。