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隨著工業(yè)設(shè)備自動化控制技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器(PLC)在工業(yè)設(shè)備控制中的應(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。本文詳細介紹了影響PLC運行的干擾類型及來源,，并提出抗干擾設(shè)計的實施策略。

    自動化系統(tǒng)所使用的各種類型PLC中,，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)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力，另一方面要求應(yīng)用部門在工程設(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,。

    電磁干擾類型及其影響

    影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)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干擾源,。

    干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因,、噪聲干擾模式和噪聲波形性質(zhì)來劃分。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,，可分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等,；按噪聲干擾模式不同,，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,。共模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時，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，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)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的，這種干擾疊加在信號上,，直接影響測量與控制精度,。

    電磁干擾的主要來源

    1．來自空間的輻射干擾?？臻g輻射電磁場(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡(luò),、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電,、無線電廣播,、電視、雷達,、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的,，通常稱為輻射干擾，其分布極為復(fù)雜,。若PLC系統(tǒng)置于其射頻場內(nèi),，就會受到輻射干擾，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(yīng)產(chǎn)生干擾,；二是對PLC通信網(wǎng)絡(luò)的輻射,，由通信線路感應(yīng)引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小特別是頻率有關(guān),，一般通過設(shè)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(dǎo)干擾,。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較為嚴重,，主要有下面三類：

    一類是來自電源的干擾。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，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電流,，尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化,、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,，但因其機構(gòu)及制造工藝等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。

延時控制

繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制,，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大,。 西門子PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時器,，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高,，調(diào)整時間方便,，不受環(huán)境影響。

（4）上傳數(shù)據(jù)

四,、現(xiàn)在水泥廠的自動化程度越來越高,，對設(shè)備DCS的要求也越來越高，因此在電氣方面我們要實現(xiàn)如下功能：

⑴能自動實現(xiàn)從開啟除塵器設(shè)備到水泥罐車裝滿的全過程。

⑵運行過程中,，能將各設(shè)備的運行信號反饋到中控室,。

⑶中控室接到備妥后可以實現(xiàn)遠程啟、停設(shè)備,。

⑷停車狀態(tài)下,，提供設(shè)備的備妥信號。

⑸運行過程中若出現(xiàn)故障,，可向中控室提供故障信號,。

⑹實時監(jiān)控水泥罐車內(nèi)水泥的多少。

五,、 西門子PLC控制的具體實現(xiàn)

基于以上幾點,，我們選用奧越信公司生產(chǎn)的OYES-200可編程序控制器作為控制核心，通過對其編程實現(xiàn)各設(shè)備的運行,。系統(tǒng)硬件組成

主要構(gòu)成如下：奧越信 OYES-200系列CPU一臺,、數(shù)字量擴展模塊EM223一臺、模擬量擴展模塊EM231一臺,，我們將各個電機和閥門的狀態(tài)及控制信號接入西門子PLC,，由西門子PLC對這些設(shè)備進行控制；EM231可接收罐車重量信號4-20mA電流信號,。我們也可以將這些信號通過EM277模塊按照 PROFIBUS-DP協(xié)議將系統(tǒng)連接到全廠PROFIBUS-DP總線上,，將系統(tǒng)升級為一個PROFIBUS-DP從站，實現(xiàn)中控室對散裝車間的控制.

    第二類是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信息之外，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,，這種往往非常嚴重。

    由信號引入的干擾會引起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(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/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,。

    第三類是來自接地系統(tǒng)混亂的干擾。接地是提高電子設(shè)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(shè)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)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)如雷擊時，地線電流將更大,。

    此外,，屏蔽層、接地線和大地可能構(gòu)成閉合環(huán)路,，在變化磁場的作用下,，屏蔽層內(nèi)會出現(xiàn)感應(yīng)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)流就可能在地線上產(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)存貯,，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(dǎo)致測量精度下降,，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作,。