公司所属的A.B(Allen&Bradly)公司、GE-Fanuc公司,德国的西门子(Siemens)公司和法国的施耐德(Schneider)自动化公司,这几家公司控制着全世界80%以上的PLC市场,它们的系列产品有其技术广度和深度,从微型PLC到有上万个I/O(输入,输出)点的大型PLC应有尽有。
随着科学技术的发展,PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠,一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力;另一方面,要求工程设计、安装施工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能。
二、电磁干扰源及对系统的干扰
1干扰源及干扰一般分类
影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源,即干扰源。
干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形质的不同划分。其中:按噪声产生的原因不同,分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等;按噪声的波形、质不同,分为持续噪声、偶发噪声等;按噪声干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压迭加所形成。共模电压有时较大,特别是采用隔离能差的配电器供电室,变送器输出信号的共模电压普遍较高,有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因),这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种直接叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。
2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源
2.1来自空间的辐射干扰
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来自系统外引线的干扰
主要通过电源和信号线引入,通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
(1)来自电源的干扰
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
Fluke 883A AC/DC Differential Voltmeter
HP 423A Coaxial Crystal Detector
IMADA 5V-5S Strength Test Machine
Hepco C7600-ACT Dip Lead Cutter
Allen Bradley SLC 500 Power Supply 10- Slot Rack
Kuroda SG4620D-840H-A1CN-NN
YUSHIN AN-3500 CONTROL PANEL
UNITORQ M103K4 ACCORD1000 VALVE POSITIONER CONTROL
100 Sign Poles Posts 7FT
Mitec Robust 250 240v Welder Arc
JC Systems Thermal Test Station C84270
Pascal Vacuuum Pump 2012A
Tektronix C12 Oscilloscope Camera
HP 8660C Synthesized Signal Generator 86635C
Hughes HTT-650 Solderite Reflow Solder Power Supply
Bell & Howell Phillipsburg CF-4 Insertion Direct Mail
AMF WYOTT 74-2153 Automatic Waste Compactor
CLA-VAL 3-136-01A SOLENOID CONTROL VALVE
Bausch & Lomb Sterco Zoom 4 Microscope
Hewlett Packard 203A Function Generator
TEKTRONIX TDS340 2 CH DIGITAL REAL-TIME OSCILLOSCOPE
HP AGILENT 54600A 100MHz 2 CH OSCILLOSCOPE
Airtron 5840-812-8319 Switch Waveguide SA-711/FPS
Loctite E-00CL Lot of 115 50ml tubes
9 PAK-X-TRAC PXT-44A Desoldering & Extraction Tool
STEEL BELT CONVEYOR 120X38”
3 YUSHIN CONAIR HOPI-A750 PLASTIC PROCESS ROBOT ARMS
Hannifin Hydraulic Press
Edmund Buhler SM30A Universal Shaker Orbital
MILLER DELTAWELD 300 DC WELDING POWER SOURCE