1、 電磁干擾源及對系統的干擾
PLC控制系統的可靠性直接影響到工業企業的安全生產和經濟運行,系統的抗干擾能力是關係到整個系統可靠運行的關鍵。自動化系統中所使用的各類型PLC,有的是集中安裝在控制室,有的是安裝在生產現場和各電機設備上,它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環境中。要提高PLC控制系統可靠性,一方面要求PLC生產廠家用提高設備的抗干擾能力,另一方面要求工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視,多方配合才能完善解決問題,有效地增強系統的抗干擾性能。
干擾類型通常按干擾產生的原因、突波干擾和突波的波形性質的不同劃分。其中:按突波產生的原因不同,分為放電突波、脈衝突波、高頻振盪突波等。按突波的波形、性質不同,分為持續突波、偶發突波等,按突波干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共摸干擾是信號對地的電位差,主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向)電壓迭加所形成,共模電壓有時較大,特別是採用隔離性能差的配電器供電室,變送器輸送的共模電壓普遍較高,有的可高達130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓,直接影響測控信號,造成元器件損壞(這就是一些系統I/0模件損壞率較高的主要原因),這種共模干擾可為直流、亦可為交流。差模干擾是指作用於信號兩極間的干擾電壓,主要由空間電磁場在信號間耦合感應及不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓,這種讓直接疊加在信號上,直接影響測量與控制精度。安裝隔離變壓器能解決上述問題。
2、來自信號線引入的干擾
與PLC控制系統連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類之外,總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑:一是通過變壓器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾,這往往被忽視,二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾,即信號線上的外部感應干擾,這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/0信號工作異常和測量精度大大降低,嚴重時將引起元器件損傷。對於隔離性能差的系統,還將導致信號間互相干擾,引起共地系統總線回流,造成邏輯數據變化、誤動和當機。 PLC控制系統因信號引入干擾造成I/0模件損壞數量相當嚴重,由此引起系統故障的情況也很多。
3、 來自電源的干擾
實務上證明,因電源引入的干擾造成PLC控制系統故障的情況很多,筆者在某工程調試中遇到過,後更換隔離性能更高PLC電源,問題才能得到解決。
PLC系統的正常供電電源均由電網供電。由於電網覆蓋範圍廣,它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電路。尤其是電網內部的變化,啟動開關操作脈衝、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態衝擊等,都通過輸電線路傳到電源源邊。 PLC電源通常採用隔離電源,但其機構及製造工藝因素使其隔離性並不理想,實際上,由於分佈參數特別是分佈電容的存在,絕對隔離是不可能的。
4、 主要抗干擾措施
採用性能優良的電源,抑制電網引入的干擾。
在PLC控制系統中,電源佔有極重要的地位,電網干擾串入PLC控制系統主要通過PLC系統的供電電源(如CPU電源、I/0電源等)、變壓器供電電源和PLC系統具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。現在,對於PLC系統供電的電源,一般都採用隔離性能較好電源,而對於變壓器供電的電源PLC系統有直接電氣連接的儀表的供電電源,並沒有受到足夠的重視,雖然採取了一定的隔離措施,但普遍還不夠,主要是採用的隔離器變壓器分佈參數大,抑制干擾能力差,經電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以,對於變壓器和共用信號儀表供電應選擇分佈電容小、抑制帶大(如採用多次隔離和屏蔽及漏感技術)的配電器,以減少PLC系統的干擾。