PLC在现场使用中干扰源分析及研究

2014-06-13沈光

科技视界 2014年9期

沈光

（皖北煤电集团恒源股份钱营孜煤矿，安徽宿州 234000）

PLC 具有可靠性高，抗干扰能力强等等特点，但煤矿井下使用环境过于恶劣，在各种电磁干扰特别强烈的情况下，或安装使用的不当等问题，就可能造成PLC 程序出现错误或运算故障，从而产生错误的输入并引起错误的输出，将会造成控制设备的失控和误动作。而需要提高PLC 控制系统可靠性，就要求PLC 生产商提高其设备的抗干扰能力；设计、安装和使用维护中要引起重视，需多方配合，有效增强系统抗干扰性。使用中应注意问题如下：

1 PLC 的工作环境

1）温度：PLC 运行环境温度在0～55℃，安装时杜绝放在发热量大的元件附近，且四面通风散热空间应足够的大。

2）湿度：为保证PLC 绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%。

3）震动：应使PLC 远离强烈的震动源，防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续的振动。当使用环境不可避免震动时，必要时采取减震措施，如采用减震胶等等。

4）空气：避免使用环境存在腐蚀和易燃气体。如硫化氢、氯化氢等。对于空气中有较多腐蚀性气体或粉尘的环境，需将PLC 安装在封闭性较好的控制盒或控制室内。

5）电源：PLC 对电源线的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的于扰。一般情况下PLC 都有直流24v 输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因普通整流滤波电源纹波的影响，容易使PLC 接收到错误的信息。

2 PLC 系统中的干扰及其来源

1）电源干扰：PLC 系统供电电源均由电网供电。由于井下供电线路覆盖较为集中，其受到电磁干扰的情况下在线路上将产生感应电压。

2）安装位置干扰：控制箱内的高压电气元件，大感性负载，较为混乱的布线，都对PLC 造成一定的干扰。

3）信号线干扰：此种干扰主要来自两个方面：一是，通过变送器的供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰；二是，信号线上的外部感应干扰。由于信号引入干扰会引起I／0 信号的工作异常和反馈精度大幅降低，严重时将引起其元器件受到损伤。

4）接地系统出现混乱的于扰：接地正确，既能抗拒电磁干扰，又能抑制设备自身向外发出干扰；而错误的接地，反会引入较强的干扰信号。

5）PLC 系统内部的干扰：主要由于电路间及系统内部元器件相互电磁辐射而产生。

6）变频器干扰：启动变频器及其运行过程中产生的谐波对电网产生传导干扰，引起电压的突变，使电网供电质量受到影响；变频器输出会产生较强的电磁辐射干扰，会影响周边设备的正常工作。

3 抗干扰方法

1）合理的处理电源，抑制电网的引入干扰，对于电源引入的电网可安装带屏蔽层的隔离变压器，减弱设备对地干扰，也可在电源输入端串接滤波电路。

2）选择正确的接地点，完善接地系统是保证PLC 可靠工作的重要先决条件，能避免电压冲击危害。接地的目的。其一，安全。其二，抑制干扰。地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱时各个接地点的电位分布不均，各接地点间存在电位差，引起地环路电流，影响系统的正常工作。此外，接地线、屏蔽层和大地可能构成回路，在磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱，其产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC 内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC 工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC 的逻辑运算和数据存贮，造成程序死机或跑飞、数据混乱。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

（1）保护地：电源漏电或柜体带电，会导入大地，不会出现电击事故。

（2）系统地：PLC 控制器为与所控的各个设备同电位而接地，叫系统地。接地电阻值不得大于4 欧，需将控制柜内开关电源负端和PLC设备系统地接在一起。

（3）信号与屏蔽地：要求信号线必须要有唯一的参考地，屏蔽电缆在有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地环路”。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地：不接地时，应在PLC 侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。

3）对变频器干扰的抑制

（1）加设隔离变压器，针对来自电源的传导干扰，能最大限度的将传导干扰阻隔在变压器之前。

（2）使用滤波器，滤波器具有很强的抗干扰能力，并具有防止将设备本身产生的干扰传导给电源。

（3）使用输出电抗器，在变频器与电动机间加设交流电抗器，用于减少变频器输出在能量传输过程中线路产生的电磁辐射，影响其他设备的正常工作。