plc現(xiàn)場(chǎng)干擾問(wèn)題淺析

一道:必須知道引起PLC現(xiàn)場(chǎng)干擾的源頭。所謂治病先治本，找出問(wèn)題所在，才能提出解決問(wèn)題的辦法。

二天:信號(hào)線、通訊線等線的品質(zhì)及布線方法是工程中兩個(gè)關(guān)健要素，若選材不當(dāng)、布線凌亂會(huì)出現(xiàn)各種各樣不可預(yù)測(cè)情況，使系統(tǒng)調(diào)試無(wú)法運(yùn)行，解決問(wèn)題相當(dāng)困難，有時(shí)要換線，有時(shí)線路要重布，在施工現(xiàn)場(chǎng)重做這些困難重重。是為先天不足、后天困難。

三地:現(xiàn)場(chǎng)對(duì)信號(hào)線干擾，產(chǎn)生數(shù)值漂移、不穩(wěn)定、亂動(dòng)作、損耗等等現(xiàn)象均與接地有關(guān)。在系統(tǒng)工程中接地處理不好，直接影響到系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性。所以接地問(wèn)題至關(guān)重要。

四將(設(shè)計(jì)):自動(dòng)化工程需要專業(yè)的知識(shí)，豐富的經(jīng)驗(yàn)。一個(gè)好的設(shè)計(jì)、好的施工，后面調(diào)試才能順利進(jìn)行，而這些都需要專業(yè)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的累積。

五法(技術(shù)):一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)工程包括儀表、現(xiàn)場(chǎng)、PLC、通訊及上位組態(tài)，各個(gè)部分都關(guān)系到系統(tǒng)的成功與否，缺一不可

一道--基本原理

現(xiàn)場(chǎng)引起干擾的原因很多，要解決干擾問(wèn)題，須先找出引起干擾的原因，再針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決。有些干擾可以事后想補(bǔ)求辦法，有些干擾事后解決就會(huì)非常麻煩。象布線一般在施工時(shí)就有要求，否則在現(xiàn)場(chǎng)重新布線存在很大的困難，有時(shí)候根本就不允許。

引起干擾的原因基本上是電流改變產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射;磁場(chǎng)改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波。在現(xiàn)場(chǎng)有四種情況可以引起這樣的變化：

1、強(qiáng)電干擾：

儀表信號(hào)、PLC控制信號(hào)都為弱電，易受強(qiáng)電干擾。所以要求在柜外布線時(shí)(在電纜溝、電纜橋架、穿管等敷設(shè)方式)，將通訊線、信號(hào)線、控制線等弱電信號(hào)遠(yuǎn)離強(qiáng)電，間距不得少于20CM。電纜溝多層時(shí)，要求弱電電纜敷設(shè)在強(qiáng)電電纜下方。

2、柜內(nèi)干擾：

PLC不能和高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，PLC的輸出采用中間繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)外部開(kāi)關(guān)量信號(hào)的隔離。如果現(xiàn)場(chǎng)條件限制，輸入信號(hào)不能和強(qiáng)電電纜有效的隔離，可用小型繼電器來(lái)隔離輸入端的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。當(dāng)然PLC來(lái)自控制柜內(nèi)的輸入信號(hào)和距控制柜不遠(yuǎn)的輸入信號(hào)一般沒(méi)有必要用繼電器隔離。

控制柜內(nèi)的有很多信號(hào)線。如走線混亂，會(huì)引起設(shè)備誤動(dòng)作，檢查起來(lái)卻相當(dāng)麻煩。所以在控制柜設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到這種情況，設(shè)備分層罷放，走線清晰。成套時(shí)，將PLC的IO線和大功率線分開(kāi)走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開(kāi)捆扎交流線、直流線，如條件允許，分槽走線最好，并使其有盡可能大的空間距離，力求將干擾降到最低限度。

不同的信號(hào)線最好不用同一個(gè)插接件轉(zhuǎn)接，如必須用同一個(gè)插接件，要用備用端子或地線端子將它們分隔開(kāi)，以減少相互干擾。

PLC不能和高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線(二者之間距離應(yīng)大于200mm)。與PLC裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。

3、信號(hào)線的抗干擾

信號(hào)線承擔(dān)著檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)的傳輸任務(wù)，傳輸質(zhì)量直接影響到整個(gè)控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)信號(hào)線的干擾主要是來(lái)自空間的電磁輻射，有差模干擾和共模干擾兩種。

差模干擾是指疊加在測(cè)量信號(hào)線上的干擾信號(hào)，這種干擾大多是頻率較高的交變信號(hào)，其來(lái)源一般是耦合干擾。抑制常態(tài)干擾的方法有：

在輸入回路接RC濾波器或雙T濾波器;盡量采用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器，由于這種積分器工作的特點(diǎn)，具有一定的消除高頻干擾的作用;

將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)再傳輸。

共模干擾是指信號(hào)線上共有的干擾信號(hào)，一般是由被測(cè)信號(hào)的接地端與控制系統(tǒng)的接地端存在一定的電位差引起的，這種干擾在兩條信號(hào)線上的周期、幅值基本相等情況下，采用上面的方法無(wú)法消除或抑制。方法如下：

采用雙差分輸入的差動(dòng)放大器，這種放大器具有很高的共模抑制比;

輸入線采用絞合線，絞合線能降低共模干擾，其感應(yīng)互相抵消;

采用光電隔離的方法，可以消除共模干擾;

使用屏蔽線，并單邊接地;

為避免信號(hào)失真，對(duì)于較長(zhǎng)距離傳輸?shù)男盘?hào)要注意阻抗匹配。

4、變頻器干擾

一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量;二是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。

變頻器的干擾處理比較麻煩，一般有下面幾種：

A、 加隔離變壓器。主要是針對(duì)來(lái)自電源的傳導(dǎo)干擾?？梢詫⒔^大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。同時(shí)還兼有電源電壓變換的作用。

B、使用濾波器

濾波器分有源和無(wú)源兩種，一般采用無(wú)源濾波即會(huì)有效果。這些濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，還具有防止將設(shè)備本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能。

C、輸出電抗器

在變頻器到電動(dòng)機(jī)之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在能量傳輸過(guò)程中線路產(chǎn)生電磁輻射，影響其它設(shè)備正常工作。電抗器必須裝在距離變頻器最近的地方。如果使用鎧裝電纜作為變頻器與電動(dòng)機(jī)的連線時(shí)，可不使用這種方法。但電纜的鎧要在變頻器端可靠接地，接地的鎧要原樣不動(dòng)，不能鈕成繩或辨，不能用其它導(dǎo)線延長(zhǎng)，變頻器側(cè)要接在變頻器的地線端子上，再將變頻器接地。

4.通訊干擾：最好用隔離通訊方式或用巨騰的串口轉(zhuǎn)光纖環(huán)模塊。

二線(先天良后天足)

1、線材必須對(duì)

開(kāi)關(guān)量信號(hào)(如按鈕、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)等提供的信號(hào))一般對(duì)電纜無(wú)特殊要求，可選用一般的電纜，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)時(shí)，可選用屏蔽電纜。

模擬信號(hào)和高速信號(hào)線(如脈沖傳感器、計(jì)數(shù)碼盤等提供的信號(hào))應(yīng)選擇屏蔽電纜。

通訊電纜要求可靠性高，有的通信電纜的信號(hào)頻率很高，一般應(yīng)選擇PLC生產(chǎn)廠家提供的專用電纜，在要求不高或信號(hào)頻率較低時(shí)，也可以選用帶屏蔽的雙絞線電纜，但品質(zhì)要好。

2、管路布線須正確

將通訊線、信號(hào)線、控制線等弱電信號(hào)遠(yuǎn)離強(qiáng)電，間距不得少于20CM。電源電壓220V以上、電流10A以上的電源電纜與信號(hào)電纜之間的距離應(yīng)該大于60CM。

隔離強(qiáng)電或遠(yuǎn)離高頻干擾源(如大功率可控硅裝置、變頻器、高頻焊機(jī)和大型動(dòng)力線)。

在現(xiàn)場(chǎng)按如上處理后如仍無(wú)法解決干擾，在管線上套用用金屬管或金屬網(wǎng)。

三地

1、安全地或電源接地;

將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地。如電源漏電或柜體帶電，可從安全接地導(dǎo)入地下，不會(huì)對(duì)人造成傷害。

2、系統(tǒng)接地或主地

如圖所示，PLC控制器為了與所控的各個(gè)設(shè)備同電位而接地，叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4Ω。

如圖所示，一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開(kāi)關(guān)電源負(fù)端接在一起，為控制系統(tǒng)地。ANCO公司的OPEN_PLC系統(tǒng)地為電源模塊上GND端。

上圖為控制柜和信號(hào)線的接地示意圖。一般要求信號(hào)線必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場(chǎng)合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環(huán)路”。

3、信號(hào)與屏蔽接地

1) 信號(hào)線接地

開(kāi)關(guān)量信號(hào)不需要接地。模塊量信號(hào)要做接地處理。如下所圖，對(duì)各種線制的接地都有說(shuō)明。

a, 2線制傳送器信號(hào)，采用電源接地

b, 3線式傳送器最好加隔離或采用隔離輸入模塊

c, 4線式傳送器最好在傳送端接地。若非要在接收端接地，切記傳送端要懸空。

2)屏蔽地接地只能單點(diǎn)接地(若高頻則兩端接地，一般模擬信號(hào)傳輸以防干擾為主，不宜兩端接地)

3)通訊接地

如果485通訊為非隔離，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電源(5V，GND)的GND必須接地。485通訊采用隔離，如下圖所示;單點(diǎn)接地通訊全更穩(wěn)定。 通訊線使用屏蔽雙絞線，所以對(duì)屏蔽線要進(jìn)行接地-單點(diǎn)接地通訊線使用屏蔽雙絞線，所以對(duì)屏蔽線要進(jìn)行接地-單點(diǎn)接地現(xiàn)場(chǎng)情況錯(cuò)蹤復(fù)雜，會(huì)對(duì)信號(hào)線產(chǎn)生各種干擾，如何用簡(jiǎn)單的測(cè)試設(shè)備來(lái)判斷是否存在干擾?步驟如下：

1) 用萬(wàn)用表AC檔檢測(cè)接收端 ?

?，如受干擾會(huì)產(chǎn)生交流信號(hào)。如果這個(gè)信號(hào)不大，則對(duì)信號(hào)采集影響很小，幾乎沒(méi)有。如果這個(gè)交流信號(hào)大，則會(huì)影響數(shù)值，需想辦法解決。

2) 看?端是否接地?如接地是否存在懸空或接地不良情況。用萬(wàn)用表測(cè)?端和地(可以是系統(tǒng)地，也可以是信號(hào)地)之間的電壓差。

3) 若存在交流電壓，則表示存在干擾;

4) 若沒(méi)有交流電壓，有直流電壓差。這個(gè)電壓差大，影響系統(tǒng);差值小，則影響小，可忽略不計(jì)。

5) 再看屏蔽層是否接地，是單點(diǎn)接地還是雙點(diǎn)接地?一般為單點(diǎn)接地。

4.2、接地線是否存在干擾?

1) 將信號(hào)線折下，用萬(wàn)用表相應(yīng)檔測(cè)信號(hào)線，信號(hào)正常，則OK!

2) 確定負(fù)端是否接地，若是則OK!沒(méi)有接地最好在(傳感器端接地)。

3) 如情況還沒(méi)有解決，在接收端信號(hào)線上加隔離器。

對(duì)前面三地做一個(gè)總結(jié)，在一個(gè)工程中，接地處理注意下面幾個(gè)方面：

1、 機(jī)體接交流電源的Gnd并接地。

2、 柜內(nèi)用到的直流電源，將直流電源的地端接到系統(tǒng)地。

3、傳送模擬信號(hào)的屏蔽線進(jìn)行單點(diǎn)接地。若為了泄放高頻干擾，數(shù)字信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)并聯(lián)電位均衡線，其電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10，并將屏蔽層兩端接地。若干擾還是無(wú)法解決，加隔離器。

4、 通訊線全接地，否則改成全隔離或者轉(zhuǎn)成光纖通訊，不受任何干擾。

5、 屏蔽接地電極與變壓器零線等其它強(qiáng)電設(shè)備接地電極的距離大于15m。

6、 信號(hào)線必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場(chǎng)合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環(huán)路”。

四4P(四項(xiàng)專業(yè))

4P含設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工、試車、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試四個(gè)部分。每一部分的工作都需要懂技術(shù)、有經(jīng)驗(yàn)的工程人員來(lái)完成;

1、設(shè)計(jì)

品質(zhì)是設(shè)計(jì)出來(lái)的，在工程最初設(shè)計(jì)階段，工程師就考慮到所有可能發(fā)生的干擾現(xiàn)象。一般有下面幾個(gè)方面：

A、 接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(參考三地處理原則)

B、 管線的設(shè)計(jì)，應(yīng)選合適的信號(hào)線、通訊線，作保守的管路設(shè)計(jì)，尤其是通訊管路最好采用全程金屬管。

C、 電源設(shè)計(jì)，尤其是有變頻器應(yīng)用的場(chǎng)合，需特別注意電源的隔離。