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淺析PLC系統(tǒng)抗干擾的問(wèn)題

1 引言

　　隨著plc技術(shù)的不斷成熟，基于plc的控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制。因此，plc控制系統(tǒng)的可靠性將直接影響企業(yè)的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益，而系統(tǒng)的抗干擾能力則是保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。在濟(jì)鋼中厚板廠(chǎng)加熱爐區(qū)域使用的plc一部分安裝在控制室，一部分是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。安裝在現(xiàn)場(chǎng)的plc則處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)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，我們一方面要求plc生產(chǎn)廠(chǎng)家用提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)中引起了高度重視，多方配合才能完善解決問(wèn)題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。

2 plc系統(tǒng)干擾源

　　2.1 來(lái)自電源的干擾

　　加熱爐plc系統(tǒng)的供電電源由電網(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(xiàn)路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，如開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線(xiàn)路傳到電源原邊。雖然plc電源采用隔離電源，但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實(shí)際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對(duì)隔離是不可能的［1］。如濟(jì)鋼二號(hào)蓄熱式加熱爐在調(diào)試初期，cpu模塊上的led“intf”、led“extf”經(jīng)常報(bào)紅，使整個(gè)plc系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，我們自plc程序到i/o模板逐一排查，未查出問(wèn)題，但將plc重啟后故障消除。如此重復(fù)數(shù)次后，我們懷疑是電源引入的干擾造成plc控制系統(tǒng)故障，所以我們改用在線(xiàn)式不間斷供電電源（ups）為plc供電，ups具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種plc控制系統(tǒng)的理想電源。經(jīng)改造后，plc不再頻繁報(bào)故障，只是隔一段時(shí)間，偶爾報(bào)一次故障。

　　2.2 來(lái)自信號(hào)線(xiàn)的干擾

　　與plc控制系統(tǒng)連接的各類(lèi)信號(hào)傳輸線(xiàn)，除了傳輸有效的各類(lèi)信息之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過(guò)變送器供電電源或共用信號(hào)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(hào)線(xiàn)受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線(xiàn)上的外部感應(yīng)干擾，這是很?chē)?yán)重的。如濟(jì)鋼中厚板廠(chǎng)二號(hào)蓄熱式加熱爐的自動(dòng)出鋼系統(tǒng)，由于出鋼機(jī)、爐門(mén)的電機(jī)電源線(xiàn)與控制回路的信號(hào)線(xiàn)的距離偏近，出鋼機(jī)起停過(guò)程中產(chǎn)生電磁輻射，控制回路的信號(hào)線(xiàn)受電磁輻射感應(yīng)的干擾，致使自動(dòng)出鋼系統(tǒng)時(shí)常在自動(dòng)出鋼時(shí)工作異常：出鋼機(jī)前進(jìn)過(guò)程中，爐門(mén)突然下降，使?fàn)t門(mén)與出鋼托桿相撞，將爐門(mén)撞壞。后經(jīng)改造，使控制回路的信號(hào)線(xiàn)遠(yuǎn)離強(qiáng)電電源，才得以控制。

　　2.3 來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾

　　接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一。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(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使plc系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。

　　plc控制系統(tǒng)的地線(xiàn)包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)plc系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。如濟(jì)鋼中厚板廠(chǎng)蓄熱式加熱爐在大修施工期間，將plc系統(tǒng)的系統(tǒng)地、屏蔽地、保護(hù)地接到一起，造成整個(gè)爐子的控制系統(tǒng)極不穩(wěn)定，如時(shí)常接收到誤信號(hào)（plc接收到引風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、給水泵等掉電信號(hào)，而實(shí)際上以上設(shè)備均正常運(yùn)行），使?fàn)t子連鎖緊急停爐，嚴(yán)重威脅到生產(chǎn)的正常運(yùn)行。后將plc系統(tǒng)的系統(tǒng)地、屏蔽地、保護(hù)地獨(dú)立接地，才避免了此類(lèi)事故的發(fā)生。

3 plc系統(tǒng)抗干擾措施

　　3.1 優(yōu)質(zhì)電源抑制電網(wǎng)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(guò)plc系統(tǒng)的供電電源（如cpu

　　電源、i/o電源等）、變送器供電電源和與plc系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的。現(xiàn)在，我們一般都采用隔離性能較好電源。另外，為保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷，我們采用在線(xiàn)式不間斷供電電源（ups）為plc供電，提高供電的安全可靠性。并且ups還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種plc控制系統(tǒng)的理想電源［3］。