PLC控制系统现场应用的抗干扰问题浅析.doc

PLC控制系统现场应用的抗干扰问题浅析 1 引言 随着科学技术的发展，基于plc的自动化系统在工业中的应用越来 越广泛。plc系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力关系 到整个系统可靠运行。自动化系统中所使用的各种类型控制系统，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设备所造成的恶劣电磁环 境中。要提高控制系统可靠性，一方面要求控制系统生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另 一方面，要求在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能解决问题， 有效地增强系统的抗干扰性能。 2 plc干扰源及对系统的影响 2.1 干扰一般分类 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。共模电压有时较大，特 别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达 130v以上。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，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。 2.2 控制系统中电磁干扰的主要来源 2.2.1空间的辐射干扰 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。若控制系统系统 置于所射频场内，就受到辐射干扰，其影响主要通过两条路径： 一是直接对 控制系统内部的辐射，电路感应产生干扰； 二是对控制系统通信内网络的辐 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控制系统局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。 2.2.2 系统信号的干扰 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。 (1) 来自电源的干扰。实践证明，因电源 引入的干扰造成控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更 高的控制系统电源，问题才得到解决。 控制系统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，如开关操作浪涌、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。控制系统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。 (2)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。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。 (3) 来自接地系统混乱的干扰。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，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