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解決PLC系統(tǒng)干擾信號隔離器。由于信號隔離器使用簡單方便、可靠,成本低廉,可同時解決多種干擾,可大量減輕設計人員、系統(tǒng)調(diào)試人員工作量,所以信號隔離器成為了解決PLC系統(tǒng)干擾的重要方法。
隨著科學技術(shù)的發(fā)展,PLC在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行,系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源于一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣,大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位,這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源,即干擾源。
一、PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源有哪些呢?
?。?)來自空間的輻射干擾
空間的輻射電磁場(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡、電氣設備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產(chǎn)生的,通常稱為輻射干擾,其分布極為復雜。若PLC系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi),就回收到輻射干擾,其影響主要通過兩條路徑;一是直接對PLC內(nèi)部的輻射,由電路感應產(chǎn)生干擾;而是對PLC通信內(nèi)網(wǎng)絡的輻射,由通信線路的感應引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設備布置及設備所產(chǎn)生的電磁場大小,特別是頻率有關(guān),一般通過設置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。
(2)來自系統(tǒng)外引線的干擾
主要通過電源和信號線引入,通常稱為傳導干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴重。
?。?)來自電源的干擾
實踐證明,因電源引入的干擾造成PLC控制系統(tǒng)故障的情況很多,筆者在某工程調(diào)試中遇到過,后更換隔離性能更高的PLC電源,問題才得到解決。PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化,開關(guān)操作浪涌、大型電力設備起停、交直流轉(zhuǎn)動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等,都通過輸電線路到電源邊。PLC電源通常采用隔離電源,但其機構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實際上,由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在,隔離是不可能的。
?。?)來自信號線引入的干擾
與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信號之外,總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾,這往往被忽略;二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾,即信號線上的外部感應干擾,這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低,嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng),還將導致信號間互相干擾,引起共地系統(tǒng)總線回流,造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當嚴重,由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。
(5)來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾
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,既能抑制電磁干擾的影響,又能抑制設備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的干擾信號,使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。
?。?)來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾
主要由系統(tǒng)內(nèi)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制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進行電磁兼容設計的內(nèi)容,比較復雜,作為應用部門是無法改變,可不必過多考慮,但要選擇具有較多應用實績或經(jīng)過考驗的系統(tǒng)。
二、系統(tǒng)受干擾時,常會遇到以下幾種主要干擾現(xiàn)象:
1)系統(tǒng)發(fā)指令時,電機無規(guī)則地轉(zhuǎn)動;
2)信號等于零時,數(shù)字顯示表數(shù)值亂跳;
3)傳感器工作時,PLC采集過來的信號與實際參數(shù)所對應的信號值不吻合,且誤差值是隨機的、無規(guī)律的;
4)與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源(如顯示器等)工作不正常。
三、怎樣才能更好、更簡單解決PLC系統(tǒng)干擾?
1)理想狀態(tài)下是選用隔離性能較好的設備、選用優(yōu)良的電源、動力線和信號線走線要更加合理等等,但是需要不同設備廠商共同協(xié)商完成,很難做到,而且成本較高。
2)利用模擬信號隔離器,有稱作信號變送器、屬于信號調(diào)理的范疇。其主要起抗干擾作用。真因為它有特強的抗干擾能力所以在自動化控制系統(tǒng)中應用非常廣泛。尤其對于復雜的工業(yè)現(xiàn)場,控制程序越來越復雜,所以對工業(yè)標準遠傳模擬量信號DC4-20mA通過信號隔離器使輸出模擬信號與系統(tǒng)*隔離,的確是當今自動化控制系統(tǒng)中抗干擾的有效措施之一。
四、信號隔離器工作原理是什么?
首先將PLC接收的信號,通過半導體器件調(diào)制變換,然后通過
光感或磁感器件進行隔離轉(zhuǎn)換,然后再進行解調(diào)變換回隔離前原信號或不同信號,同時對隔離后信號的供電電源進行隔離處理。保證變換后的信號、電源、地之間獨立。
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