浅谈矿井plc控制系统的抗干扰研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈矿井 PLC 控制系统的抗干扰研 究 摘要：可编程控制器作为电控 系统的核心元件，因其具有的诸多优点， 目前正被广泛应用在煤矿掘进机、采煤 机等大型机电的控制系统中，促进矿井 机械设备不断向着标准化、数字化、自 动化的方向发展。然而其投入运行一段 时间以来，由于矿井作业环境恶劣，干 扰因素复杂而导致控制系统故障却对矿 井生产的安全性和高效性造成了不利影 响。本文对作业环境中可能发生的常见 干扰类型及引发干扰问题的来源进行了 分析，提出了富有针对性的抗干扰对策 措施，以期提高系统的抗干扰能力，保 障矿井设备的可靠运行。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中国论文网 /2/view-12897122.htm 关键词：矿井 PLC，控制系统， 抗干扰 Abstract: the programmable controller as a core component of electric control system, because of its many merits, currently being widely used in coal mine, mining roadheader machine large electrical control system, promote the mine machinery equipment toward standardization, constantly to the direction of the digital and automation. Yet its operation for a long time now, because mine work environment is bad, and interference factors to control system fault complex but the mine production safety and efficiency caused adverse impact. In this paper, the work environment to happen in common interference type and causing the interference of the source of the problems are analyzed and some focalized anti-interference measures, so as -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 to enhance the anti-interference ability of the system, ensure mine the reliable operation of the equipment. Keywords: mine PLC, control system, anti-jamming 中图分类号：O741+.2 文献标识 码：A 文章编号： 1 PLC 在矿井机电控制系统中的 应用现状 1.1 PLC 在矿井机电控制系统中 的重要作用 可编程控制器（PLC）作为电控 系统的核心元件，具有体积小、速度快、 可靠性高等特点，并兼具强大的适应性 和可扩展性。对不同设备在不同工况下 的控制，仅需通过改变程序设置即可。 随着 PLC 在煤矿企业掘进机、采煤机 等大型机电系统中的广泛应用，矿井机 械设备标准化、数字化、自动化进程的 不断深化，矿山的生产效率及生产安全 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 均得到了有力的保障。 1.2 系统干扰对矿井机电运行的 影响 然而，PLC 控制系统投入运行一 段时间以来，由于矿井作业环境恶劣， 干扰因素复杂，无计划停机等电控系统 故障给企业带来了经济负担，并给作业 安全埋下了隐患。要保障设备的可靠运 作，除应确保系统硬件选配学科、软件 设计合理外，还须使其具有良好的抗干 扰性能。作为一种灵敏度极高的核心元 件，PLC 对工作现场震动、湿度、粉尘 以及电磁干扰等的处理能力对整个系统 的抗干扰能力具有重要影响，一旦其设 计、安装、维护等环节发生问题，便可 能直接导致变频系统效率降低、系统内 部数据丢失、控制系统误操作甚至使系 统失控。因此，必须认真分析作业环境 中存在的各种干扰因素，并进行有针对 性的预防和治理，以全面提高控制系统 的抗干扰能力。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 2 系统干扰的类型与干扰源的传 导途径 2.1 系统干扰的类型 PLC 电控系统受到的干扰类型通 常分为共模干扰和差模干扰两类。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 线上感应的共态电压迭加所形成。共模 电压通过不对称电路可转换成差模电压， 影响测控信号，造成元器件损坏。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，此 类干扰叠加在信号上，会造成系统测量 与控制精度方面的影响。 2.2 系统干扰源的传导途径 干扰源是指电控系统所处的强电 设备与强电电路构成的恶劣电磁环境中， 电荷移动剧烈，会对 PLC 的精确控制 造成影响的部位，包括高频振动、放电、 冲击等多种干扰方式，其干扰途径包括 以下几种： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 2.2.1 空间辐射干扰 空间辐射干扰主要指由电气设备 和电力网络的高频感应加热、暂态过程、 无线电、雷电等作用形成的空间辐射电 磁场。通常是由电路感应产生对 PLC 内部的辐射或由通信线路感应产生的对 PLC 通信网络的辐射。该类辐射分布相 当复杂，并与现场设备布置及其磁场、 频率大小有关。 2.2.2 系统外引线干扰 系统外引线干扰主要来自电源、 各类信号以及接地。电源干扰是使 PLC 产生干扰故障的主要途径。PLC 电源通 常采用隔离电源，但由于分布参数，特 别是分布电容的存在，干扰波仍不可避 免地会进入系统。信号干扰主要包括共 用信号仪表的供电电源与变送器供电电 源串入的电网干扰和信号线受到空间电 磁作用而引起的感应干扰，信号干扰会 导致系统元件损伤等问题的发生。而接 地干扰都是由于操作错误造成的接地混 乱，使各个接地点电位分布不均，不同 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 接地点间存在地电位差，引起地环路电 流，从而影响了系统的正常工作。 2.2.3 其他干扰 PLC 系统内部各元件及线路间也 可能因元器件规格不匹配、逻辑电路相 互辐射、逻辑地与模拟地相互影响等现 象产生，由于这属于厂家对 PLC 设备 电磁兼容设计的问题，因此必须在 PLC 购置之前，进行充分的考察和优选。此 外，PLC 运行中相邻变频器产生的谐波 也可能导致电网电压畸变，从而使系统 受到干扰。 3 控制系统中抗干扰技术的应用 要提高 PLC 的抗干扰能力，首 先应采用性能可靠的电源。应选用电压 波动小、波形畸变率低的电源，并采取 下列技术措施提高其抗干扰性能：电源 输入端应加接隔离变压器，由隔离变压 器的输出端直接接向 PLC；在其输入端 加接低通滤波器，以过滤交流电源输入 的高频干扰和高次谐波；可采用在线式 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 不间断供电的方式，提高其干扰隔离性 能。而对于变送器和共用信号仪表供电， 应选择分布电容小、抑制带大的配电器。 其次，在选择动力与控制电缆时， 应以铠装屏蔽电力电缆为首选，使动力 线的电磁干扰降低，且应借由专线电缆 传输不同类型的信号，不同类型的电缆 则应以分层而非平行的方式进行隔离。 敷设中，不得用使同一电缆的不同导线 同时完成动力电源与信号的传送。 再次，应重视对接地位置的选择， 并对接地方法进行严格的控制。PLC 接 地应采用专用接地极，严禁将其与电机 设备或大功率晶闸管装置等共用接地系 统。应尽可能缩短 PLC 与接地之间的 距离，并使 PLC 各单元采用统一接地 位置以确保各单元间具有相等的点位， PLC 的输入、输出信号线所用的屏蔽层 也应采用同一接地点。接地线长一般 20m，截面积则应2mm2，接地电阻 应4。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 此外，还应充分利用软硬件抗干 扰技术与电子灭弧器等技术。以软件抗 干扰技术为例，可采用延时确认，即对 于开关量输入，可采用软件延时 20ms，对同一信号作两次或两次以上读 入，结果一致才可确认有效。或采取封 锁干扰，如对 PLC 输出命令驱动大功 率器件动作常会伴随产生火花、电弧等 干扰信号等可预知类的干扰，可用软件 封锁 PLC