化工儀器網(wǎng)
詳細介紹
西門子PROFIBUS-DP紫色電纜在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛。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)中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控制室,，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各種電機設備上,，它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性,，設計人員只有預先了解各種干擾才能有效保證系統(tǒng)可靠運行,。
2. 電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾
影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源于一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位,，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源,，即干擾源。
干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因,、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分,。其中：按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲,、浪涌噪聲,、高頻振蕩噪聲等;按噪聲的波形、性質(zhì)不同,，分為持續(xù)噪聲,、偶發(fā)噪聲等;按聲音干擾模式不同，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,。共模干擾是信號對地面的電位差，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的共態(tài)(同方向)電壓送加所形成,。共模電壓有時較大，特別是采用隔離性能差的電器供電室,，變送器輸出信號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/O 模件損壞率較高的原因),，這種共模干擾可為直流、亦可為交流,。差模干擾是指用于信號兩極間得干擾電壓,，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉(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,。
3. PLC 控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源
(1) 來自空間的輻射干擾
空間的輻射電磁場(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡、電氣設備的暫態(tài)過程,、雷電,、無線電廣播、電視,、雷達,、高頻感應加熱設備等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾,，其分布極為復雜,。若PLC 系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi)，就回收到輻射干擾,，其影響主要通過兩條路徑;一是直接對PLC 內(nèi)部的輻射,，由電路感應產(chǎn)生干擾;而是對PLC 通信內(nèi)網(wǎng)絡的輻射，由通信線路的感應引入干擾,。輻射干擾與現(xiàn)場設備布置及設備所產(chǎn)生的電磁場大小，特別是頻率有關(guān),，一般通過設置屏蔽電纜和PLC 局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護,。
(2) 來自系統(tǒng)外引線的干擾
主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導干擾,。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴重,。
(3)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的PLC 電源，問題才得到解決,。
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，
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(wǎng)內(nèi)部的變化,，開關(guān)操作浪涌、大型電力設備起停,、交直流轉(zhuǎn)動裝置引起的諧波,、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等,，都通過輸電線路到電源邊。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,，隔離是不可能的,。
(4 ) 來自信號線引入的干擾
與PLC 控制系統(tǒng)連接的各類西門子PROFIBUS-DP紫色電纜信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信號之外,，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，這往往被忽略;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/O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/O模件損壞數(shù)相當嚴重,，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。
(5)來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾
接地是提高電子設備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一,。正確的接地,，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地,，反而會引入嚴重的干擾信號,，使PLC 系統(tǒng)將無法正常工作。PLC 控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地,、屏蔽地,、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對 PLC 系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均,，不同接地點間存在地電位差,，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作,。例如電纜屏蔽層必須一點接地,，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地,，就存在地電位差,，有電流流過屏蔽層,，當發(fā)生異常狀態(tài)加雷擊時，地線電流將更大,。
此外,，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路,，在變化磁場的作用下,，屏蔽層內(nèi)有會出現(xiàn)感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合,，干擾信號回路,。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布,，影響PLC 內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作,。PLC 工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC 的邏輯運算和數(shù)據(jù)存儲,，造成數(shù)據(jù)混亂,、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降,，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作,。
(6)來自PLC 系統(tǒng)內(nèi)部的干擾
主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路
互輻射及其對模擬電路的影響,，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等,。這都屬于PLC 制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進行電磁兼容設計的內(nèi)容，比較復雜,，作為應用部門是無法改變,，可不過多考慮，但要選擇具有較多應用實績或經(jīng)過考驗的系統(tǒng),。
4.怎樣才能更好,、更簡單解決PLC系統(tǒng)干擾?
1)選用隔離性能較好的設備,、選用優(yōu)良的電源,、動力線和信號線走線要更加合理等等，能解決干擾,，但是比較煩瑣,、不易操作而且成本較高。
2)利用信號隔離器這種產(chǎn)品解決干擾問題,。只要在有干擾的地方,，輸入端和輸出端中間加上這種產(chǎn)品，就可有效解決干擾問題,。
5.為什么解決PLC系統(tǒng)干擾可以選擇]信號隔離器呢?
1)使用簡單方便,、可靠,，成本低廉。
2)可大量減輕設計人員,、系統(tǒng)調(diào)試人員工作量,，即使復雜的系統(tǒng)在普通的設計人員手里，也會變的非常簡單可靠,。
6.信號隔離器工作原理
首先將PLC接收的信號,，通過半導體器件調(diào)制變換，然后通過光感或磁感器件進行隔離轉(zhuǎn)換,，然后再進行解調(diào)變換回隔離前原信號或不同信號,，同時對隔離后信號的供電電源進行隔離處理。保證變換后的信號,、電源,、地之間獨立。
7. 隔離器的選擇
隔離器位于二個系統(tǒng)通道之間,，所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能,，同時要使隔離器輸入輸出模式(電壓型、電流型,、環(huán)路供電型等)適應前后端通道接口模式,。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強度﹑總線通訊功能等許多重要參數(shù)涉及產(chǎn)品性能，例如：噪音與精度有關(guān),、功耗熱量與可靠性有關(guān),，這些需要使用者慎選?？傊?，適用、可靠,、產(chǎn)品性價比是選擇隔離器的主要原則,。
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