干貨|PLC控制系統(tǒng)中干擾源及處理方法

PLC它是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動控制的設(shè)備，可直接在工業(yè)環(huán)境中使用，無需采取任何措施。PLC一方面要求控制系統(tǒng)的可靠性PLC制造商提高了設(shè)備的抗干擾能力。另一方面，要求高度重視設(shè)計、安裝、使用和維護(hù)，提高解決問題，有效提高系統(tǒng)的抗干擾性能。江蘇奇峰電氣制造有限公司專注生產(chǎn)PLC控制柜廠家，今天奇峰小編帶你了解PLC控制系統(tǒng)中干擾源及處理方法。

PLC控制系統(tǒng) 干擾源：

現(xiàn)場電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中較常見、較容易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一。所謂治標(biāo)先治本，只有找出問題所在，才能提出解決問題的辦法。因此，我們需要現(xiàn)場干擾的來源。

(1)干擾源和一般分類

影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源主要產(chǎn)生在電流或電壓變化劇烈的部位，因為電流變化產(chǎn)生磁場，對設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場變化產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波。通常，電磁干擾分為共模干擾和差模干擾。

共模干擾是由電網(wǎng)串入、地電位差和空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓疊加形成的。

共模電壓可以通過不對稱電路轉(zhuǎn)換為差模電壓，直接影響測控信號，損壞部件(這是一些系統(tǒng))I/O模具損壞率高的主要原因)，這種共模干擾可以是直流或交流。

差模干擾是指作用于信號兩極之間的干擾電壓，主要由信號之間的空間電磁場耦合感應(yīng)和由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾形成的電壓。

（2）PLC系統(tǒng)干擾的主要來源和途徑

強(qiáng)電干擾

PLC系統(tǒng)的正常電源由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，會受到所有空間電磁的干擾，在線路上感應(yīng)電壓。特別是電網(wǎng)內(nèi)部的變化、刀開關(guān)操作的浪涌、大型電力設(shè)備的啟停、交流直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路的暫態(tài)沖擊等都通過輸電線路傳輸?shù)诫娫吹脑歼吘墶?

柜內(nèi)干擾

控制柜內(nèi)高壓電器，電感負(fù)荷大，布線混亂容易PLC造成一定程度的干擾。

信號線引入的干擾

與PLC除了傳輸各種有效的信息外，控制系統(tǒng)連接的各種信號傳輸線總會有外部干擾信號入侵。

這種干擾主要有兩種方式：一種是通過變送器電源或共用信號儀聯(lián)的電網(wǎng)干擾，往往被忽視；另一種是空間電磁輻射感應(yīng)的信號線干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，非常嚴(yán)重。

信號引入干擾會引起I/O異常的信號工作和測量精度大大降低，嚴(yán)重時會對部件造成損壞。

接地系統(tǒng)混亂時的干擾

接地是為了提高電子設(shè)備的電磁兼容性（EMC）有效的手段之一。正確的接地不僅可以抑制電磁干擾的影響，還可以抑制設(shè)備的外部干擾；錯誤的接地會引入嚴(yán)重的干擾信號PLC系統(tǒng)將無法正常工作。

來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部干擾

主要由系統(tǒng)內(nèi)部組件和電路之間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路的相互輻射及其對模擬電路的影響、模擬與邏輯的相互影響、組件之間的不匹配使用等。

變頻器干擾

首先，諧波在變頻器啟動和運(yùn)行過程中對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)供電質(zhì)量；其次，變頻器的輸出會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射干擾，影響周圍設(shè)備的正常運(yùn)行。

PLC控制系統(tǒng)的主要抗干擾措施：

(1)合理處理電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾

對于電源引入的電網(wǎng)干擾，可安裝屏蔽層變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地面之間的干擾，并可串聯(lián)到電源輸入端LC濾波電路如圖1所示。

(2)安裝和布線

● 動力線、控制線和PLC的電源線和I/O線路應(yīng)分別配線，隔離變壓器和PLC和I/O應(yīng)采用雙膠線連接。PLC的IO線和大功率線分開布線。如果需要在同一線槽中捆綁交流線和直流線，如果條件允許，較好分槽布線，這不僅可以使其有盡可能大的空間距離，而且可以將干擾降到較低。

● PLC電焊機(jī)、大功率硅整流裝置、大型動力設(shè)備等強(qiáng)干擾源不得安裝在與高壓電器相同的開關(guān)柜內(nèi)。PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動力線(兩者之間的距離應(yīng)大于200mm）。與PLC安裝在同一柜內(nèi)的電感負(fù)載，如大功率繼電器和接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。

● PLC輸入輸出應(yīng)分開布線，開關(guān)量和模擬量應(yīng)分開敷設(shè)。模擬量信號的傳輸應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)在一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。

● 不要使用相同的電纜進(jìn)行交流輸出線和直流輸出線，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線，避免平行。

（3）I/O端的接線

輸入接線

● 輸入接線一般不要太長。但是，如果環(huán)境干擾小，電壓降小，輸入接線可以適當(dāng)長。

● 輸入/輸出線不能使用相同的電纜，輸入/輸出線應(yīng)分開。

● 輸入端盡可能以常開觸點(diǎn)的形式連接，使梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。

輸出連接

● 輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。不同類型和電壓等級的輸出電壓可用于不同組。然而，同一組的輸出只能使用相同類型和電壓等級的電源。

● 由于PLC輸出元件包裝在印刷電路板上，并連接到端子板。如果連接到輸出元件的負(fù)載短路，印刷電路板將被燒毀。

● 當(dāng)使用繼電器輸出時，電感負(fù)載的大小會影響繼電器的使用壽命。因此，應(yīng)合理選擇或增加隔離繼電器。

● PLC輸出負(fù)載可能會干擾，因此應(yīng)采取措施控制，如直流輸出的續(xù)流管保護(hù)、交流輸出的電阻吸收電路、晶體管和雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護(hù)。

(4)正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)

保證良好的接地PLC可靠工作的重要條件可以避免意外的電壓沖擊。接地通常有兩個目的，一個是為了防護(hù)，另一個是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。

PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)、屏蔽、交流和保護(hù)。接地系統(tǒng)混亂PLC系統(tǒng)干擾主要是各接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)之間地電位差，導(dǎo)致地環(huán)電流，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。例如，如果電纜屏蔽層的兩端需要接地，則需要接地一點(diǎn)A、B接地時，地電位差，電流流過屏蔽層。當(dāng)雷擊等異常狀態(tài)發(fā)生時，地線電流會更大。

此外，屏蔽層、接地線和地面可能構(gòu)成閉環(huán)。在磁場變化的作用下，屏蔽層中會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合干擾信號電路。如果與其他接地系統(tǒng)混淆，地面環(huán)流可能會在地面線上產(chǎn)生不同的電位分布，影響PLC正常工作的內(nèi)邏輯電路和模擬電路。

PLC邏輯電壓干擾容量低，邏輯電位分布干擾容易影響PLC邏輯操作和數(shù)據(jù)存儲會導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂、程序運(yùn)行或崩潰。模擬地電位的分布會降低測量精度，導(dǎo)致信號測控嚴(yán)重失真和誤操作。

● 防護(hù)接地或電源接地

將電源線接地端與柜體接地為防護(hù)接地。如果電源泄漏或柜體充電，可以從防護(hù)接地引入地下，不會對人造成傷害。

● 系統(tǒng)接地

PLC為了與控制的設(shè)備具有相同的電位，控制器被稱為系統(tǒng)接地。接地電阻值不得超過4Ω，一般需將PLC作為控制系統(tǒng)，設(shè)備系統(tǒng)地與控制柜內(nèi)開關(guān)電源的負(fù)端連接在一起。

● 接地信號和屏蔽

一般來說，信號線需要有的參考位置。當(dāng)屏蔽電纜可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾時，也應(yīng)在當(dāng)?shù)鼗蚩刂剖医拥?，以防止地環(huán)的形成。當(dāng)信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時，應(yīng)在PLC側(cè)接地；當(dāng)信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接絕緣，避免多點(diǎn)接地；當(dāng)多個測量點(diǎn)信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時，屏蔽層應(yīng)相互連接，絕緣后選擇合適的接地點(diǎn)。PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個十分復(fù)雜的問題，因此在抗干擾設(shè)計中應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。

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