影响PLC可靠运行的原因及解决办法



影响PLC可靠运行的原因及解决办法

刘永猛，瞿继武，魏忠晋

(河北北恒电气科技有限公司 河北 保定 071051)

1概述

1.1提高PLC控制系统可靠性的办法

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，其可靠性较高，抗干扰能力较强；但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出；这将会造成设备的失控，从而造成相关设备的误动作及人身危险。要提高PLC控制系统可靠性，一方面应要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面应要求在设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。

1.2PLC工作环境的要求及解决办法

不能在阳光直晒的地点使用，解决办法是放在配电柜内或者配电室。

温度或者湿度超过使用说明书要求的范围不要使用，解决办法是增加调温调湿装置。

温度巨变产生冷凝的地点也不要使用，解决办法是增加防凝露装置。

容易遭受腐蚀的环境也不要使用，解决办法是增加防护柜体或保护罩。

容易遭受冲击或震动的地点也不要使用，解决办法是增加抗震动措施。

2电磁干扰及其来源

电磁干扰是PLC控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。因此必须知道现场干扰的源头。

2.1强电干扰

PLC系统的正常供电电源均由电网提供，尤其是在水电站系统中，断路器分合操作的浪涌、发电机组设备增速减速和发电机励磁设备引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。

2.2柜内干扰

对于400 V的低压机组来说，控制柜内的高压电器、大的电感性负载、混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。

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，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，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。

2.4来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统无法正常工作。

3主要抗干扰措施

3.1电源的合理处理，抑制电网引入的干扰

对于电源引入的电网干扰可以安装1台带屏蔽层的变比为1∶1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(见图1)。

图1变压器安装示意

3.2安装与布线

动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线。将PLC的I/O线和大功率线分开走线，如必须在同一线槽内，应分开捆扎交流线、直流线；若条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，而且能将干扰降到最低限度(见图2)。

图2配线示意

PLC应远离强干扰源如励磁设备、大功率硅整流装置和调速设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200 mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。

PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

3.3I/O端的接线

(1)输入接线

输入接线一般不要太长，但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。

输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。

尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。

(2)输出连接

输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压，但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。

3.4正确选择接地点，完善接地系统

保护地：机柜里面一般有个地方没有漆，然后用导线连出来，这就是机柜本体接地。电源里面的地线(就是黄绿相间的)也是这个作用，它可以防止机柜带电；如柜体带电，可从安全接地导入地下，不会对人造成伤害。

电源地线：这个线一般通过电源来路，回到了变压器中心线，然后入地。有些地方，这个和保护地是一个，有些地方不是一个。

屏蔽接地：电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。现场在主控室内，将几根电缆的屏蔽线编辫子，然后接到机柜的屏蔽接地端子上(好的机柜都有接地铜条，而且是和机柜绝缘的)。

系统接地：PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于4 Ω，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。

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。接地的目的通常一是为了安全，二是为了抑制干扰，三是对水电站的防雷进行了很好的保护。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。

4结语

PLC控制系统只要按照产品使用手册，进行正确的安装、接线、调试等，都能够安全稳定可靠地运行；不仅提高了水电站的经济效益，也提高了水电站运行的安全性。

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责任编辑吴昊

作者简介：刘永猛(1976-)，男，高级工程师，主要从事水电站自动化系统的研究工作。

收稿日期：2016-01-05