le="display: block;"> 一、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,PIC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行,系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。自動化系統(tǒng)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(chǎn)現(xiàn)場和各電機設(shè)備上,它們大多處在強電電路和強電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性,一方面要求PLC生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力,另一方面要求工程設(shè)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(tǒng)的抗干擾性能。

1、電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾

干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、嘈聲干擾和嘈聲的波形性質(zhì)的不同劃分。其中:按嘈聲產(chǎn)生的原因不同,分為放電嘈聲、浪涌嘈聲、高頻振蕩嘈聲等。按嘈聲的波形、性質(zhì)不同,分為持續(xù)嘈聲、偶發(fā)嘈聲等,按嘈聲干擾模式不同,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(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓迭加所形成,共模電壓有時較大,特別是采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(zhuǎn)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(tǒng)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。差模干擾是指作用于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(yīng)及不平衡電路轉(zhuǎn)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、來自電源的干擾

實踐證明,因電源引入的干擾造成PLC控制系統(tǒng)故障的情況很多,筆者在某工程調(diào)試中遇到過,后更換隔離性能更高PLC電源,問題才能得到解決。

PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化,入開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等,都通過輸電線路傳到電源原邊。PLC電源通常采用隔離電源,但其機構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想,實際上,由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在,絕對隔離是不可能的。

3、來自信號線引入的干擾

與PLC控制系統(tǒng)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:一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾,這往往被忽視,二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾,即信號線上的外部感應(yīng)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。對于隔離性能差的系統(tǒng),還將導(dǎo)致信號間互相干擾,引起共地系統(tǒng)總線回流,造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/0模件損壞數(shù)量相當(dāng)嚴重,由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。

4、主要抗干擾措施

(1)、采用性能優(yōu)良的電源,抑制電網(wǎng)引如的干擾。在PLC控制系統(tǒng)中,電源占有極重要的地位,電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源(如CPU電源、I/0電源等)、變送器供電電源和PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。現(xiàn)在,對于PLC系統(tǒng)供電的電源,一般都采用隔離性能較好電源,而對于變送器供電的電源PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源,并沒有受到足夠的重視,雖然采取了一定的隔離措施,但普遍還不夠,主要是采用的隔離器變壓器分布參數(shù)大,抑制干擾能力差,經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以,對于變送器和共用信號儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大(如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù))的配電器,以減少PLC系統(tǒng)的干擾。

(2)、電纜選擇的敖設(shè),不同類型的信號分別有不同電纜傳輸,信號電纜應(yīng)按傳輸信號種類分層敖設(shè),嚴禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時傳送動力電源信號,避免信號線與動力電纜靠近平行敖設(shè),以減少電磁干擾。

(3)、硬件濾波及軟件抗如果措施,信號在接入計算機前,在信號線與地間并接電容,以減少共模干擾,在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。由于電磁干擾的復(fù)雜性,要根本消除迎接干擾影響是不可能的,因此PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計和組態(tài)時,還應(yīng)在軟件方面進行抗干擾處理,進一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施:數(shù)字濾波和工頻整形采樣,可有效消除周期性干擾,定時效正參考電位,并采用動態(tài)零點,可有效防止電位漂移,采用信息技術(shù),設(shè)計相應(yīng)的軟件標(biāo)志位,采用間接跳轉(zhuǎn),設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。

(4)、正確選擇地點完善接地系統(tǒng),應(yīng)采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響,裝置之間的信號交換頻率一般都低于1MHZ,所以PLC控制系統(tǒng)接地線采用一點接地和串聯(lián)一點接地方式。集中布置PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點接地方式,個裝置的柜體重型接地點以單獨的接地線引向接地極。如果裝置間距較大,應(yīng)采用串聯(lián)一點接地方式。用一根大截面銅母線連接個裝置的柜體中心接地點,然后將接地母線直接連接接地極,接地極采用截面大于22MM2的銅導(dǎo)線

二、在使用變頻器的幾個問題處理上

1、變頻器的散熱問題

變頻器的故障率隨溫度的升高而高成指數(shù)上升,使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)下降,環(huán)境溫度升高10℃,變頻器使用壽命減半。正確地使用變頻器,必須認真地考慮散若問題。

2、變頻器產(chǎn)生的干擾及危害

變頻器中普遍使用了晶閘管或者整流二極管等非線性整流器件,其產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)將產(chǎn)生干擾,引起電網(wǎng)電壓畸變,影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量,高次諧波還會引起電動機定子銅耗、鐵耗的增加。

變頻器的輸出部分一般采用的是IGBT等開關(guān)器件,在輸出能量的同時將在輸出線上產(chǎn)生較強的輻射干擾,影響周邊電器的正常工作。從國外有關(guān)諧波的標(biāo)準(zhǔn)來看,單次電壓的畸變率在3%—6%,總電壓的畸變率在5%—8%的范圍內(nèi)是可以接受的。

3、針對以上問題采取的措施

(1)、降低變頻器周圍環(huán)境溫度的方法

變頻器通常安裝在控制柜中,如果帶有電抗器或制動電阻,最好和變頻器隔離開,如安裝在變頻器的上方或側(cè)上方比較好

(2)、在控制柜出風(fēng)安裝冷卻風(fēng)扇

4、減少或削弱變頻器諧波及電磁輻射干擾的方法

為了減少變頻器諧波對其它設(shè)備的影響,可以在變頻器的輸入輸出中采用交流/直流電抗器,多相脈沖整流器和濾波器等措施降低進線中的THDV,同時在用電設(shè)備系統(tǒng)中常用的方法通常有以下幾種。

1、使用隔離變壓器

使用具有隔離層的隔離變壓器,可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離器之前,同時還可以兼有電源電壓變換的作用,隔離變壓器常用于控制系統(tǒng)中的儀表,PLC以及其他低壓小功率用電設(shè)備的抗干擾。

2、使用濾波模塊或組件

目前市場上有很多專門用于抗干擾的濾波模快或組件,這些濾波器具有較強的抗干擾能力,同時還防止用電器本身的抗干擾傳給電源,有些還兼有尖峰電壓吸收功能,對各類用電設(shè)備有很多好處。

中國自動化網(wǎng) 供稿