浅析影响plc系统安全运行环境的因素

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析影响 PLC 系统安全运行环境的 因素 摘 要：自二十世纪六十年代美 国推出可编程逻辑控制器 （Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制 装置以来，PLC 得到了快速发展，在世 界各地得到了广泛应用。本文从空间辐 射、系统外部引线、系统本身等方面分 析了影响 PLC 系统安全运行环境的因 素，最后阐述了 PLC 系统安全运行的 抗干扰措施和方法。 中国论文网 /2/view-12834435.htm 关键词：PLC 系统；干扰；措 施 中图分类号：F407 文献标识码： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 A 文章编号： 1 影响 PLC 系统安全运行环境的 因素分析。 1.1 来自空间辐射的影响。 由于电力系统、广播电视通信、 高频加热设备产生的空间辐射电磁场， 其主要的传播路径为由电路产生直接干 扰和通信网络产生干扰。 1.2 来自系统外部引线的干扰。 这是一种传导干扰，普遍出现在 我国各工厂现场，主要有电源线引入的 干扰和信号线路导致的干扰。主要表现 为： 1.2.1.由电源线引入的干扰。 PLC 系统的运行离不开为其提供 电力的电网，而由各种辐射所引起的感 应电流和感应电压会对电网造成影响。 如挂在电网线上的各种设备如电器、电 动机、变频器等等装置的运行与关闭均 会造成电网电压电流的变化。另外,电网 线路的断路、短路等等都会影响由其进 行供电的 PLC 控制系统。PLC 电源通 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 常采用隔离电源,但由于结构及制造工艺 因素使其隔离性并不理想。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。 1.2.2 由于信号线路导致的干扰。 与控制系统相连的信号输入输出 线在传输有用信号的同时,很多的干扰信 号也沿着传输线进入 PLC 控制系统。 这些干扰传入控制系统内部通过以下两 种途径: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；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。 由信号线路引入的干扰会引起开关量输 入输出信号的不稳定并降低部分模拟量 数据的精度，严重时会对 PLC 本身造 成不可修复的损伤。尤其是在现场隔离 措施防护不到位的系统，还可能导致信 号间互相干扰。对于部分传输距离长而 又采用共地的系统来说会出现总线回流 的情况，从而使造成误动、逻辑数据的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 变化和死机。 1.3 由于接地系统本身的不完善 导致的干扰。 这主要由系统内部元器件及电路 间的相互电磁辐射所产生的，如逻辑电 路相互辐射、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。从 根本上来说这是由于 PLC 制造厂家在 设计时对内部元件的电磁兼容性能构造 不规范所造成的。良好的接地是提高电 子设备可靠工作的有效手段之一，正确 合理的接地能抑制设备向外发出干扰； 但接地不合理或是错误接地反而会引入 严重的干扰信号，使 PLC 系统无法正 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，如果 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。例如现场信号线路 屏蔽层采用两端接地时，实际运行时这 两端就存在电位差，从而有电流流过屏 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 蔽层。若发生雷电电击等异常状态，其 线路电流将更大。此外，系统本身的接 地线路、会与屏蔽层通过大地构成回路， 在现场复杂多样的电气设备的干扰下， 回路内会感应出电流，从而造成干扰。 若系统按地与其他电气设备的保护接地 接驳在一起，所产生的感应电流就可能 在地线上产生电位差，影响 PLC 的正 常工作。 2 PLC 系统安全运行的抗干扰措 施和方法。 为了确保控制系统的稳定工作， 提高可靠性，必须对控制系统采取一定 的抗干扰措施。 2.1 电源部分的抗干扰措施和方 法。 抑制电网干扰的一项重要措施就 是电源采用隔离变压器，且在隔离变压 器的选择上应留有余量，一般余量选择 在 20%50%之间。隔离变压器在使用 时应有良好的接地措施，次级回路的输 出线最好使用双绞线，以杜绝干扰。如 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 果想更好的发挥隔离效果还可在变压器 输入端使用滤波器。这种情况下变压器 的两级线圈连接线均要使用带屏蔽层的 双绞线。这样才能发挥滤波隔离效果， 提高系统的抗干扰性能。我们还可采用 CPU 模块和 I/O 模块独立供电的方式， 两种模块分别选用不同的隔离变压器来 供电，并隔绝主回路电源。这样系统各 部分独立运行，当一台隔离变压器损坏 时，其他部分仍能够可靠运行，提高了 系统运行的可靠性。CPU 还可在隔离 变压器旁边并联一套 UPS 不间断电源， 来应对一些供电不稳定的场所。 2.2 输入/输出信号线路的抗干扰 措施和方法。 2.2.1 输入信号的抗干扰措施。 在设备选型时尽量选用带有绝缘 效果的 I/O 模块，以防止信号受到干 扰。输入信号的抗干扰：采用输入模块 的滤波功能来减小输入信号线路之间的 差模干扰，并将控制器接地来抑制线路 与大地间的共模干扰。当输入端并联感 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 性负载时，应采用容差设计技术以抑制 线路上的电流突变所产生感应电动势的 影响。即在负载两端并联电容和电阻， 对于直流输入信号可并接续流二极管。 2.2.2 输出信号的抗干扰措施。 现阶段 PLC 的开关量输出一般 有中间继电器、晶体管、晶闸管三种输 出形式，要根据负载的要求来具体选择。 若负载要求超出了 PLC 的 I/O 口的输 出能力，一般要外接中间继电器。当输 出端接有感性负载时，输出信号在通断 时都会由于线路电流的畸变而可能造成 干扰。为了应对以上情况的发生，可根 据情况采取以下措施：对于直流负载， 通常是在尽可能靠近负载的情况下在继 电器线圈两触头上并联续流二极管。对 于交流负载，应将电阻电容串联后并联 在继电器线圈的触头两端，一般电容选 择 0.3 F 左右，电阻选择 100 左右， 且 RC 要尽量靠近负载。而且在大容 量负载电路中，由于继电器在通断时会 产生强烈的电弧干扰，因此须在线圈两 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 端连接浪涌吸收装置。 2.3 外部配线的抗干扰措施和方 法。 众所周知互感、分布电容等现象 广泛存在于电气线路上，对于大容量的 设备一般情况下不会造成较大危害，而 对于 PLC 这种对外界环境极为敏感的 弱电设备来讲，杜绝以上现象是必须解 决的问题。因为这不仅会对 PLC 本身 信号的接收造成干扰，而且会严重影响 CPU 的信号判断。所以因互感、分布电 容所带来的影响，直流输入、输出信号 和交流输入、输出信号不能使用同一根 电缆。对于带有集成电路或晶体管电路 的设备来讲其输入、输出信号线必须使 用带有屏蔽层的电缆，且在使用时其输 入、输出端要悬空，而控制器端要接地。 在线路较短时，直流信号线和交流信号 线应使用不同的穿线管，如果因为场地 限制而必须要走同一穿线管时，信号线 要使用屏蔽电缆。在线路较长的传输时， 必须使用中间继电器来进行信号的转换， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 或采用类似西门子 ET200 那样的远程 I/O。需要特别注意的是，在现场的电 缆敷设时，应特别注意信号线路要与动 力电缆、高压电缆区别开来。 2.4 PLC 系统的接地措施。 要保证一套 PLC 系统的稳定运 行，接地是必须做好的一项基本工作。 接地不仅可以避免电压冲击给设备带来 的损坏，还可以解决普遍存在的误动作 等问题。PLC 接地最好采用专用接地 极, 绝对不允许与大功率晶闸管装置和 电机等设备共用接地系统。接地线与机 器的接地端相联，基本单元必须接地， 如果选用扩展单元，其接地点与基本单 元接地点接在一起。为了抑制附加在电 源及输入、输出线路上的干扰，PLC 应使用专用接地线，接地线与动力设备 的接地点应分开一段距离。若达不到此 要求，则可与其他设备公共接地，严禁 与其它设备串联接地。接地电阻要小于 5 ，接地线要粗，截面积要大于 2 mm2，一般最长不超过 20m，而且接地 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 点最好靠近 PLC 装置。 2.5.空间电、磁场干扰的屏蔽与 抑制。 为减小空间电磁场对信号线的干 扰,可以采用多种技术。要将弱信号线远 离强信号线敷设,尤其是动力线路,保持 这些导线间的距离在一米以上。其次要 避免平行走线,也可以减小电磁的干扰。 克服电磁干扰的另一个有效的办法是屏 蔽和屏蔽层的正确接地。正确接地的屏 蔽既能克服电场干扰又能减小磁场的干 扰。 3 结语 PLC 控制系统的抗干扰是系统 的一个重要组成部分，是