实践证明,因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多,笔者在某工程调试中遇到过,后更换隔离能更高的PLC电源,问题才得到解决。
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化,入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源,但其机构及制造工艺因素使其隔离并不理想。实际上,由于分布参数特别是分布电容的存在,隔离是不可能的。
(2)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。对于隔离能差的系统,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况也很多。
(3)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(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系统将无法正常工作。
PLC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,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如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。
此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所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,造成数据混乱、程序跑飞或死机。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。
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,如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容,比较复杂,作为应用部门是无法改变,可不必过多考虑,但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
三、PLC控制系统工程应用的抗干扰设计
AERA TC FC-D980C 2 SLM N2
AERA TC FC-D981SBC 20 SLM N2
OMRON SYSMAC CQM1 CPU21 PA203 W/ OCH, ID211, OC221,OC21
OMRON G3PX-220EU G3PX220EU POWER CONTROLLER 20A
OMRON G3PX-220EUN G3PX220EUN POWER CONTROLLER SINGLE PH
STEC MASS FLOW CONTROLLER SEC-4400M HCI 500SCCM
STEC MASS FLOW CONTROLLER SEC-4400M SiH4 500SCCM
STEC MASS FLOW CONTROLLER SEC-4400M 2%CH3SiH3/H2 300SCC
STEC MASS FLOW CONTROLLER SEC-4400M H2 1SLM
OMRON TEMPERATURE CONTOLLER UNIT E5CN-Q2TC
PANASONIC AC SERVO DRIVER MSD021A1XX
NORDSON MAGNETRON 775130
OMRON TEMPERATURE CONTOLLER UNIT E5CS-R1KJ
SQUARE D 30A CIRCUIT BREAKER FC34030CBA
FABCO-AIR FPS-1634 ACCC38 02-288189-00 ASSY
FSC FIRE SENTRY S7-2175 CONTROL PANEL SYSTEM 7
MKS UHV-25-AKK-ENVN PNEUMATIC VALVE
Edwards Barocel Pressure Sensor 655 1 Torr W65511611
UNIT UFC-1662 MASS FLOW CONTROLLER 3030-99012 5CC BF3
UNIT UFC-1662 MASS FLOW CONTROLLER 3030-99013 5CC SiF4
PANASONIC AC SERVO MOTOR ASM360B10K101 100V 3000RPM
TEXAS INSTRUMENTS B/W VIDEO CAMERA MC-780PIA-U2
TI TEXAS INSTRUMENTS CAMERA MC-780P
KALREZ QUIKSEAL O-RING K# 17420 4079 21.3 ID X 0.
VICOR FLATPAC POWER SUPUPLY 48V VI-NU4-EM
BERKELEY Bxi 4 AXIS SERVO CONTROLLER BXi4/2-01-B
MKS THROTTLE VALVE 253B-26373 KF 50
Irie Koken co. Angle Valve 1LV80D0-KE
Tescom Pressure Controller 44-4660SRE-101
GE CONTACTOR CR305EO NEMA SIZE 3 100 AMP
YASKAWA SERVOPACK SGDM-01ADA
YASKAWA SERVOPACK SGDM-A3ADA
BOC EDWARDS C416-24-000 VACCUUM VALVE 24V 1.25A 7barg
SEAL CTR ASSY NW250 AL/V VARIAN 100760625
SQUARE D QOB110 10k AIC 10A 1 POLE CIRCUIT BREAKER
MILLIPORE WAFERGARD FILTER UNITS X 2 WGGB 06S 02
MILLIPORE MYKROLIS MASS FLOW CONTROLLER FC-2979MEP5-WM
WATEC MONO CCD CAMERA WAT-502A 6MM COMPUTAR 1:1.4 LENS
KEYENCE T1DC1-04424-10003 TF2-31 TEMPERATURE CONTROLLER
RECIF SA VMT-8 (VMT8) A1200 KEYBOARD PANEL
NEW GOULDS R196-MKM13 PUMP REPAIR/MAINTENANCE KIT
ETEL DSB2 DIGITAL SERVO AMPLIFIER DSB2P123-111E-000H
(4) FOUR SQUARE D 15A 2 POLE CIRCUIT BREAKER FAL2201511
LAMBDA POWER SUPPLY 500W RP0550-3AH-Z
PARKER VERIFLO HIGH PURITY VALVE 944MLLS6120 45600952
MKS BARATRON PRESSURE TRANSDUCER 872B12PCL2MT1 100 PSIA
TEM TECH LAB PRESSURE TRANSMITTER HYPTMFV-WD420-N
MKS BARATRON 622A01TBE 1 Pa/133.32
KENWOOD TEXIO PSR20-18M REGULATED DC POWER SUPPLY
WATTS FLUIDAIR MANIFOLD LOR10 C50
GRANVILLE PHILLIPS 352 CONTROLLER 275262
VERTEQ PROBE CONTROL BOX RESISTIVITY MONITOR 1800-6AL
20701-PROJ 0242-02718 KIT,BASIC, IMS INT.GL, CAJON,TXZ
HOSE FLEX BLWS MED-WALL KF40 X KF40 X 30″LG 3400-01126
FUJI POD DISPLAY PANEL UG221H-LC4
OMRON G71-OD16 + G7TC-OC16 + G7T 1112S RELAY x16 + FOC
MATTSON PCB ASY 255-03776-00 REV 23
GE MAG-BREAK CIRCUIT BREAKER SELA36A10100 3 POLE 100A
5370-CVIMC SERIES B, REV A, – USED – 1 YEAR WARRANTY
CURRING DRYING CHAMBER CONTINOUS FLOW STAINLESS NEW