PLC在現(xiàn)場使用中干擾源分析及研究

沈 光

（皖北煤電集團(tuán)恒源股份錢營孜煤礦，安徽 宿州 234000）

PLC 具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)等等特點(diǎn)，但煤礦井下使用環(huán)境過于惡劣，在各種電磁干擾特別強(qiáng)烈的情況下，或安裝使用的不當(dāng)?shù)葐栴}，就可能造成PLC 程序出現(xiàn)錯誤或運(yùn)算故障，從而產(chǎn)生錯誤的輸入并引起錯誤的輸出，將會造成控制設(shè)備的失控和誤動作。而需要提高PLC 控制系統(tǒng)可靠性，就要求PLC 生產(chǎn)商提高其設(shè)備的抗干擾能力；設(shè)計、安裝和使用維護(hù)中要引起重視，需多方配合，有效增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性。使用中應(yīng)注意問題如下：

1 PLC 的工作環(huán)境

1）溫度：PLC 運(yùn)行環(huán)境溫度在0～55℃，安裝時杜絕放在發(fā)熱量大的元件附近，且四面通風(fēng)散熱空間應(yīng)足夠的大。

2）濕度：為保證PLC 絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%。

3）震動：應(yīng)使PLC 遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動源，防止振動頻率為10～55Hz的頻繁或連續(xù)的振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動時，必要時采取減震措施，如采用減震膠等等。

4）空氣：避免使用環(huán)境存在腐蝕和易燃?xì)怏w。如硫化氫、氯化氫等。對于空氣中有較多腐蝕性氣體或粉塵的環(huán)境，需將PLC 安裝在封閉性較好的控制盒或控制室內(nèi)。

5）電源：PLC 對電源線的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的于擾。一般情況下PLC 都有直流24v 輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因普通整流濾波電源紋波的影響，容易使PLC 接收到錯誤的信息。

2 PLC 系統(tǒng)中的干擾及其來源

1）電源干擾：PLC 系統(tǒng)供電電源均由電網(wǎng)供電。由于井下供電線路覆蓋較為集中，其受到電磁干擾的情況下在線路上將產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

2）安裝位置干擾：控制箱內(nèi)的高壓電氣元件，大感性負(fù)載，較為混亂的布線，都對PLC 造成一定的干擾。

3）信號線干擾：此種干擾主要來自兩個方面：一是，通過變送器的供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾；二是，信號線上的外部感應(yīng)干擾。由于信號引入干擾會引起I／0 信號的工作異常和反饋精度大幅降低，嚴(yán)重時將引起其元器件受到損傷。

4）接地系統(tǒng)出現(xiàn)混亂的于擾：接地正確，既能抗拒電磁干擾，又能抑制設(shè)備自身向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反會引入較強(qiáng)的干擾信號。

5）PLC 系統(tǒng)內(nèi)部的干擾：主要由于電路間及系統(tǒng)內(nèi)部元器件相互電磁輻射而產(chǎn)生。

6）變頻器干擾：啟動變頻器及其運(yùn)行過程中產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電壓的突變，使電網(wǎng)供電質(zhì)量受到影響；變頻器輸出會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，會影響周邊設(shè)備的正常工作。

3 抗干擾方法

1）合理的處理電源，抑制電網(wǎng)的引入干擾，對于電源引入的電網(wǎng)可安裝帶屏蔽層的隔離變壓器，減弱設(shè)備對地干擾，也可在電源輸入端串接濾波電路。

2）選擇正確的接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)是保證PLC 可靠工作的重要先決條件，能避免電壓沖擊危害。接地的目的。其一，安全。其二，抑制干擾。地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂時各個接地點(diǎn)的電位分布不均，各接地點(diǎn)間存在電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)的正常工作。此外，接地線、屏蔽層和大地可能構(gòu)成回路，在磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)又會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線間的耦合，干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其他接地處理混亂，其產(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(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成程序死機(jī)或跑飛、數(shù)據(jù)混亂。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(yán)重失真和誤動作。

（1）保護(hù)地：電源漏電或柜體帶電，會導(dǎo)入大地，不會出現(xiàn)電擊事故。

（2）系統(tǒng)地：PLC 控制器為與所控的各個設(shè)備同電位而接地，叫系統(tǒng)地。接地電阻值不得大于4 歐，需將控制柜內(nèi)開關(guān)電源負(fù)端和PLC設(shè)備系統(tǒng)地接在一起。

（3）信號與屏蔽地：要求信號線必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜在有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環(huán)路”。信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地：不接地時，應(yīng)在PLC 側(cè)接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，避免多點(diǎn)接地；多個測點(diǎn)信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。

3）對變頻器干擾的抑制

（1）加設(shè)隔離變壓器，針對來自電源的傳導(dǎo)干擾，能最大限度的將傳導(dǎo)干擾阻隔在變壓器之前。

（2）使用濾波器，濾波器具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并具有防止將設(shè)備本身產(chǎn)生的干擾傳導(dǎo)給電源。

（3）使用輸出電抗器，在變頻器與電動機(jī)間加設(shè)交流電抗器，用于減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產(chǎn)生的電磁輻射，影響其他設(shè)備的正常工作。

4 結(jié)語

PLC 控制系統(tǒng)中的干擾非常繁瑣復(fù)雜，只有合理有效地抑制干擾，才能使PLC 控制系統(tǒng)正常工作。

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