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PLC系統(tǒng)的抗干擾措施
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1引言

2PLC系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)


可編程控制器硬件系統(tǒng)由PLC主機(jī)、功能I/O單元和外部設(shè)備組成,如圖1所示。其中PLC主機(jī)由CPU、存儲器、基本I/O模塊、I/O擴(kuò)展接口、外設(shè)接口和電源等部分組成,各部分之間由內(nèi)部系統(tǒng)總線連接。

3PLC系統(tǒng)設(shè)計時的抗干擾措施


3.1硬件措施
(1)屏蔽:對電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件,采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁性良好的材料進(jìn)行屏蔽處理,以防止外界干擾信號的影響。


(2)濾波:對供電系統(tǒng)計輸入線路采用多種形式的濾波處理,以消除和抑制高頻干擾信號,也削弱了個模塊間的相互影響。
(3)電源調(diào)整與保護(hù):電源波動造成電壓畸變或毛刺,將對PLC及I/O模塊產(chǎn)生不良影響。對微處理器核心部件所需要的+5V電源采用多級濾波處理,并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整,以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。盡量時電源線平行走線,時電源線對地呈低阻抗,以減少電源噪聲干擾。其屏蔽層接地方式不同,對干擾抑制效果不一樣,一般次級線圈不能接地。輸入、輸出線應(yīng)用雙絞線且屏蔽層應(yīng)可靠接地,以抑制共摸干擾。
(4)隔離:在微處理器與I/O電路之間,采用光電隔離措施,有效地把他們各離開來,以防外部的干擾信號及地線環(huán)路中產(chǎn)生的噪聲電信號通過公共地線進(jìn)入PLC本機(jī),從而影響其正常工作。
(5)采用模塊式結(jié)構(gòu):這種結(jié)構(gòu)有助于在故障發(fā)生時進(jìn)行短時期修復(fù),一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障,可迅速更換,使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作,同時也有助于加速查找系統(tǒng)故障的原因。
3.2軟件措施
為了提高輸入信號的信噪比,常采用軟件數(shù)字濾波來提高有用信號真實性。對于有大幅度隨機(jī)干擾的系統(tǒng),采用程序限幅法,即連續(xù)采樣5次,若某一次采樣支援遠(yuǎn)大于其他幾次采樣的幅值,那么就舍取之。對于流量、壓力、液面、位移等參數(shù),往往在一定范圍內(nèi)頻繁波動,則采用算術(shù)平均法。即用n次采樣的平均值來代替當(dāng)前值。一般認(rèn)為:流量n=12,壓力n=4最合適。
(1)故障診斷:系統(tǒng)軟件定期地檢測外界環(huán)境,如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強(qiáng)干擾信號等,以便及時反映和處理。
(2)信號保護(hù)和恢復(fù):當(dāng)偶爾性故障發(fā)生時,不破壞PLC內(nèi)部的信息,一旦故障現(xiàn)象消失,就可以恢復(fù)正常,繼續(xù)原來的工作。
(3)設(shè)置警戒時鐘WDT:如果程序循環(huán)掃描執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定的時間,預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán),立即報警。
(4)加強(qiáng)對程序的檢查和校驗:一旦程序有錯,立即報警,并停止執(zhí)行程序。
(5)對程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備:當(dāng)停電時利用后備電池供電,保持有關(guān)信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)不丟失。

4PLC系統(tǒng)安裝時的抗干擾措施


PLC各部分的組成和系統(tǒng)連接及裝配方法必須嚴(yán)格按照說明書上安裝要求進(jìn)行,這一點非常重要,是保證系統(tǒng)可靠運行的基本條件。
4.1電源接線和地線接線
要合理布置電源線,強(qiáng)電與弱電要嚴(yán)格分開,且弱電電源線要盡量加。
接地在消除干擾上起很大的作用。交流地是PLC控制系統(tǒng)供電所必需的,它通過變壓器中心點構(gòu)成供電兩條回路之一。這條會路上的電流、各種諧波電流等是個嚴(yán)重的干擾元。因此交流地線、直流地線、模擬地和數(shù)字地等必須分開。數(shù)字地和模擬地的共點地最好置懸浮方式。地線各點之間的電位差盡可能小,盡量加粗地線,有條件可采用環(huán)形地線。
系統(tǒng)地端子(LG)是抗干擾的中性端子,通常不需要接地,可是,當(dāng)電磁干擾比較嚴(yán)重時,這個端子需與接大地的端子(GR)連接。為防止電流沖擊,應(yīng)使用截面積大于2mm2的14#專用接地線將GR端與大地相接,接地電阻應(yīng)小于100Ω,接地長度小于20m。
4.2輸出端子的接線
(1)當(dāng)幾個外部設(shè)備連接帶一個電源上時,應(yīng)使用短接片將其輸出端子對應(yīng)的公共端子短接。輸出端可以使用不同的電壓,這時其對應(yīng)的公共端應(yīng)分別接入不同的電壓源。
(2)交流輸出線與直流輸出線不能使用同一根電纜。輸出線應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線核動力線,且不得并行。不得將外部設(shè)備連接到帶“·”的輸出端上。
(3)輸出回路中應(yīng)有熔斷器保護(hù)PLC的輸出元件。流入輸出端子的最大電流不應(yīng)超過PLC的允許值,否則必須外接接觸器或繼電器。同樣,若負(fù)載電流低于規(guī)定的最小值時,應(yīng)并聯(lián)一個阻容吸收電路,如圖2所示。電阻取50Ω,電容取0.1μf。


(4)電感性負(fù)載斷電時會產(chǎn)生很大的自感電動勢,當(dāng)電路接通時,起觸點處將產(chǎn)生電弧,嚴(yán)重時,發(fā)生觸點燒結(jié)。因此要在電感線圈上并聯(lián)一個續(xù)流二極管。如圖3所示。

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