PLC与变频调速器多电机控制的干扰消除措施

涂伟强

摘要：PLC是舞台机械自动化控制系统中的核心技术，而传统的单电动机控制显然已经无法满足现代化舞台机械控制的需求，需要通过多电动机控制技术来提高舞台机械的效率。因此本文对基于PLC的变频调速器多电机控制的实现进行探讨并对其干扰消除措施进行了系统的论述。

关键词：PLC;变频调速器;多电机控制;干扰消除

变频调速器为调速控制器的同步控制系统、比例控制系统和同速系统等已广泛应用于舞台机械调速。工作时操作人员通过控制机（可为PLC或工业PC）设定比例运行参数，然后控制机通过D/A转换模件发出控制变频调速器的速度指令使各个变频调速器带动电机按一定的速度比例运转。此方案对电机数目不多，电机分布比较集中的应用系统较合适。但对于大规模现代化舞台机械设备，一方面电机数目较多，另一方面电机分布距离较远。为此我们提出了PLC与变频调速器构成多分支通讯控制网络。该系统成本较低、信号传输距离远、抗干扰能力强，尤其适合远距离，多电机控制。

1.PLC变频调速器的特点

现代化舞台机械设备对于电动机控制的要求越来越高，因为在现代化的舞台机械中经常会涉及到多个电动机，这其中既需要它们共同协作完成一个动作，又需要彼此间相对独立能够完成各自的工作。基于PLC的变频调速器多电机控制具有以下特点：

PLC控制系统的体积小、重量轻、结构简单、便于安装，不仅能够灵活运用于各个生产环境，而且有利于设备的后期维护保养工作。

PLC控制系统具有模块化结构 ，简化了控制过程，而且通过现代化通信以及互联网技术可以对生产现场进行远程操控，提高了设备运行的安全性。

PLC控制系统启动电流低、能耗小，不会对电网设备造成强烈的冲击，而且自身抗干扰能力强，稳定性和可靠性较为突出，能够适应一些较为复杂的运行环境。

PLC控制系统的编程简单 ，使用方便，通過梯形图、逻辑图或者语言表当方式就可以完成系统运行程序的编制工作，在缩短开发周期的同时还有能够简化现场调试工作。

PLC控制系统在实际运行过程中产生的噪音低、振动小，提高了舞台机械的效率以及使用寿命

2.PLC控制系统中电磁干扰的主要来源

2.1来自空间的辐射千千扰

空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰;而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

2.2来自PLC系统内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，应用部门是无法改变，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。

2.3来自信号线引入的干扰

与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/o信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。

3.解决变频器干扰问题的措施

现行的有关标准主要有：国际标准IEC61000—2—2.IEC61000—2—4，欧洲标准EN61000—3—2，EN61000—3—12。国际电工学会的建议标准IEEE519—1992，中国国家标准GB，T14549—93《电能质量共用电网谐波）。其中国内标准GB/T14549—93中规定，公用电网谐波电压（相电压）限值为380V（220V）电网电压总THDv为5%，各次谐波电压含有率奇次为4%，偶次为2%.由此看来，一般单次电压畸变率在3—6%，总电压畸变率在5—8%的范围内是可以接受的。采用减少变频器工作时对外设备的影响，并不是消除了变频器的对外干扰.如果想进一步提高其它设备对变频器谐波和电磁辐射的免疫能力，尤其是在变频器（品牌不同，产生的干扰程度可能不一样）干扰较严重的场合中。常用的减少或削弱变频器谐波及电磁辐射对设备干扰的方法有以下几种：

3.1合理处理电源.抑制电网引入的干扰

对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为l：l的隔离变压器。以减少设备与地之间的干扰。还可以在电源输入端串接Lc滤波电路。

3.2正确选择接地点.完善接地系统

良好的接地是保证PLc可靠工作的重要条件。可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全。其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。变频器驱动的多电机控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均。

3.3使用隔离变压嚣

使用隔离变压器主要是应对来自于电源的传导干扰。使用具有隔离层的隔离变压器，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。同时还可以兼有电源电压变换的作用。隔离变压器常用于控制系统中的仪表、PLC。以及其它低压小功率用电设备的抗传导干扰。

3.4使用滤波模块或组件

目前市场中有很多专门用于抗传导干扰的滤波器模块或组件。这些滤波器具有较强的抗干扰能力，同时还具有防止用电器本身的干扰传导给电源.有些还兼有尖峰电压吸收功能。对各类用电设备有很多好处。常用的为双孔磁芯滤波器的结构。还有单孔磁芯的滤波器.其滤波能力较双孔的弱些，但成本较低。

4.结束语

PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，对有些干扰情况还需做具体分析，对症下药，才能够使PLC控制系统正常工作。

参考文献：

[1]张林国.用PLC控制多台变频调速器电机调速研究[J].长江大学学报2006，04

[2]陈柯.用三菱PLC及其变频器构成多电机变频调速系统[J].湖北广播电视大学学报，2007，07