1 .概要
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應用越來(lái)越廣泛。 PLC控制系統的可靠性直接影響著(zhù)工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行，系統的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統可靠運行的關(guān)鍵。 自動(dòng)化系統中使用的各種PLC，有集中設置在控制室的，也有設置在生產(chǎn)現場(chǎng)和各電機設備上的，它們大多處于強電電路和強電設備形成的惡劣電磁環(huán)境中。 為了提高PLC控制系統的可靠性，設計者只有事先知道各種干擾，才能保證系統的可靠運行。 2 .對電磁干擾源及系統的干擾是什么？ 影響PLC控制系統的噪聲一般和影響工業(yè)控制設備的噪聲源一樣，多發(fā)生在電流或電壓急劇變化的部位，這些電荷急劇移動(dòng)的部位是噪聲源，即噪聲源。 干涉類(lèi)型通常根據干涉的產(chǎn)生原因、噪聲的干涉模式、噪聲的波形特性進(jìn)行分類(lèi)。 其中，根據噪聲的產(chǎn)生原因，可分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振動(dòng)噪聲等； 根據噪聲的波形、性質(zhì)，可分為持續噪聲、偶發(fā)噪聲等； 根據語(yǔ)音干擾模式的不同，可以分為共模干擾和差模干擾。 共模干擾和差模干擾是比較常用的分類(lèi)方法。 共模噪聲是信號對地面的電位差，主要通過(guò)電網(wǎng)的串聯(lián)、地面電位差和空間電磁輻射在信號線(xiàn)上感應的共態(tài)(同方向)電壓施加形成。 共模電壓有時(shí)較大，特別是采用絕緣性能較差的電氣設備的供電室時(shí)，從變送器輸出的信號的共模電壓一般較高，有時(shí)甚至達到130V以上。 共模電壓可以通過(guò)非對稱(chēng)電路轉換成差動(dòng)模式電壓，直接影響測量信號，引起零件的損壞。 這就是部分系統I/O模塊損壞率高的原因。 這種共模干擾可以是直流的也可以是交流的。 雙模干擾是指用于信號兩極之間干擾的電壓，主要是空間電磁場(chǎng)在信號之間耦合感應，不平衡電路轉換共模干擾而形成的電壓，它直接疊加在信號上，直接影響測量和控制的精度。
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3.PLC控制系統中電磁干擾的主要來(lái)源是什么？
(1)來(lái)自空間的輻射噪聲
的輻射電磁場(chǎng)(EMI )主要由電力網(wǎng)絡(luò )、電氣設備的過(guò)渡過(guò)程、雷電、無(wú)線(xiàn)電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產(chǎn)生，通常稱(chēng)為輻射干擾，其分布極其復雜。 PLC系統置于射頻場(chǎng)時(shí)，會(huì )受到輻射干擾，其影響主要通過(guò)兩條路徑之一是直接向PLC內部輻射，從而產(chǎn)生電路感應引起的干擾； 對PLC通信內網(wǎng)絡(luò )的輻射，通過(guò)通信線(xiàn)路的誘導來(lái)引入干擾。 輻射噪聲與現場(chǎng)設備的配置和設備產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的大小，特別是頻率有關(guān)，一般通過(guò)設置屏蔽電纜、PLC部分屏蔽和高壓發(fā)射元件受到保護。
(2)來(lái)自系統外導線(xiàn)的干擾
主要通過(guò)電源和信號線(xiàn)引入，通常稱(chēng)為傳導噪聲。 這種干擾在我國工業(yè)現場(chǎng)比較嚴重。
)3)來(lái)自電源的干擾
實(shí)踐證明，PLC控制系統經(jīng)常因引入電源的干擾而發(fā)生故障。 筆者在某工程調試中遇到過(guò)，更換隔離性能更高的PLC電源，問(wèn)題得到了解決。
PLC系統的常規電源全部由電網(wǎng)供電。 由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，受到所有空間電磁干擾，在線(xiàn)路上感應電壓和電路。 特別是在電網(wǎng)內部的變化中，開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設備的啟停、交直流旋轉裝置引起的高次諧波、電網(wǎng)短路過(guò)渡沖擊等通過(guò)輸電線(xiàn)路到達電源側。 雖然PLC電源通常采用絕緣電源，但由于其機構和制造工藝的因素，絕緣性并不理想。 事實(shí)上，由于分布參數，特別是分布容量的存在，是不可能隔離的。
4 )來(lái)自信號線(xiàn)的噪聲
除了對傳輸有效的各種信號外，干擾信號還經(jīng)常侵入與PLC控制系統連接的各種信號傳輸線(xiàn)路中。 這種干擾主要有兩種方法。 一是通過(guò)變送器或共用信號儀表的供電電源串聯(lián)的電網(wǎng)干擾，這經(jīng)常被忽視；二是信號線(xiàn)受到空間電磁輻射感應的干擾，即信號線(xiàn)上的外部感應干擾，這很?chē)乐亍?從信號導入噪聲后，I/O信號的動(dòng)作異常和測量精度會(huì )大幅降低，嚴重時(shí)會(huì )引起部件的損傷。 在隔離性能差的系統中，會(huì )導致信號間的相互干擾，引起共同系統總線(xiàn)的逆流，引起邏輯數據的變化、誤動(dòng)作、死機。 PLC控制系統由于信號引入噪聲導致的I/O模塊的損壞數量非常多，因此經(jīng)常會(huì )引起系統故障。
(5)接地系統混亂時(shí)產(chǎn)生的干擾
接地是提高電子設備電磁兼容性(EMC )的有效手段之一。 正確的接地可以抑制電磁干擾的影響，同時(shí)抑制設備對外部的干擾； 錯誤的接地反而會(huì )引入嚴重的噪聲信號，導致PLC系統無(wú)法正常工作。 PLC控制系統的地線(xiàn)有系統地、屏蔽地、交流地、保護地等。 系統混亂對PLC系統的干擾主要是各接地點(diǎn)電位分布不均勻，不同接地點(diǎn)之間存在接地電位差，引起接地環(huán)路電流，影響系統的正常工作。 例如，電纜屏蔽必須稍微接地一點(diǎn)，但如果電纜屏蔽兩端a、b接地，則存在接地電位差，電流流過(guò)屏蔽，在異常狀態(tài)下發(fā)生雷擊，則接地電流會(huì )更大。
另外，屏蔽層、接地線(xiàn)、大地有可能構成閉環(huán)，變化的磁場(chǎng)會(huì )在屏蔽層內產(chǎn)生感應電流，屏蔽層與芯線(xiàn)的耦合會(huì )干擾信號電路。 如果系統與其他接地處理混亂，產(chǎn)生的地環(huán)流會(huì )在接地線(xiàn)上產(chǎn)生不均勻的電位分布，可能影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。 PLC工作的邏輯電壓干擾容限低，邏輯接地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存儲，導致數據混亂、程序跳出和恐慌。 模擬接地電位的分布會(huì )導致測量精度的降低，引起對信號測量的嚴重失真和誤動(dòng)作。
6 )來(lái)自PLC系統內部的干擾
主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路 互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于PLC制造廠(chǎng)對系統內部進(jìn)行電磁兼容設計的內容，比較復雜，作為應用部門(mén)是無(wú)法改變，可不必過(guò)多考慮，但要選擇具有較多應用實(shí)績(jì)或經(jīng)過(guò)考驗的系統。
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4．怎樣才能更好、更簡(jiǎn)單解決PLC系統干擾？1）選用隔離性能較好的設備、選用優(yōu)良的電源，動(dòng)力線(xiàn)和信號線(xiàn)走線(xiàn)要更加合理等等，也能解決干擾，但是比較煩瑣、不易操作而且成本較高。2）利用信號隔離器這種產(chǎn)品解決干擾問(wèn)題。只要在有干擾的地方，輸入端和輸出端中間加上這種產(chǎn)品，就可有效解決干擾問(wèn)題。5．為什么解決PLC系統干擾都選信號隔離器呢？1）使用簡(jiǎn)單方便、可靠，成本低廉。2）可大量減輕設計人員、系統調試人員工作量，即使復雜的系統在普通的設計人員手里，也會(huì )變的非?？煽?。
6．信號隔離器工作原理是什么？
首先將PLC接收的信號，通過(guò)半導體器件調制變換，然后通過(guò)光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉換，然后再進(jìn)行解調變換回隔離前原信號或不同信號，同時(shí)對隔離后信號的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的信號、電源、地之間獨立。
7．信號隔離器功能是什么？
一：保護下級的控制回路。
二：消弱環(huán)境噪聲對測試電路的影響。
三：抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈沖對設備的干擾；同時(shí)對下級設備具有限壓、額流的功能是變送器、儀表、變頻器、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實(shí)防護。標準系列導軌結構，易于安裝，可有效的隔離：輸入、輸出和電源及大地之間的電位。能夠克服變頻器噪聲及各種高低頻脈動(dòng)干擾。
8.現在市場(chǎng)有那么多品牌的隔離器，價(jià)格參差不齊，該怎么選擇呢？
隔離器位于二個(gè)系統通道之間，所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能，同時(shí)要使隔離器輸入輸出模式（電壓型、電流型、環(huán)路供電型等）適應前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強度﹑總線(xiàn)通訊功能等許多重要參數涉及產(chǎn)品性能，例如：噪音與精度有關(guān)、功耗熱量與可靠性有關(guān)，這些需要使用者慎選?？傊?，適用、可靠、產(chǎn)品性?xún)r(jià)比是選擇隔離器的主要原則。
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