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资源描述
自动化与传动PLC技术
PLC的电磁兼容性探究
王水成
(中国平煤神马集团,河南平顶山467021)
摘要]从工程应用的角度出发,分析了PIC本身及其工作场所中电磁干扰的主要来源,并提出了抗千扰的技
术策略。
关键词PLC电磁兼容性电磁干扰控制系统设备接地
0引言
况也很多。
1.2.2来自电源的干扰
随着工业设备自动化控制技术的发展,可编程序控
PIC控制系统的工作电源均由公用电力网(市电)提
制器(PLC)在工业设备控制中的应用越来越广泛。PLC供。由于电力网的覆盖范围甚广,网内连接着无数的电
控制系统的电磁兼容性直接影响到企业的生产安全和经气和电子设备,因此电力网必将受到所有空间电磁干扰
济运行,尤其在工业设备比较密集、电磁环境比较恶劣而在电力线路上感应出干扰电量,尤其是电网内部的变
的场合,其电磁兼容性显得更加突出。
化、开关操作浪涌、大功率电力设备的启停、电力电子
设备等非线性电力负荷产生的谐波、电网短路暂态脉冲
1电磁干扰的主要来源
等,都通过输电线路传到PIC的电源电路,以至于影
响到PIC的工作性能
1.1来自PLC系统内部的干扰
1.2.3接地不当引起的干扰
电磁干扰主要由系统内部电子元器件及电路间的相
接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段
互电磁辐射产生,如逻辑电路相互辐射,模拟地与逻辑之一。正确的接地既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制
地的相互影响及元器件间的相互不匹配。PCB线路、电设备向外发出干扰;错误的接地反而会引人严重的干扰
子于元器件的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特信号,使PLC控制系统无法正常工作。
性的辐射干扰源,能发射电磁波并影响其它装置、系统
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地
或本系统内其它子系统的正常工作。
和保护地等。接地系统混亂对PLC系统的干扰主要是
1.2来自系统外部引线的干扰
各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位
1.2.1来自信号线引入的干扰
差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如信号电
无论PILC是用于顺序控制、过程控制、运动控缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端分别接
制、信息控制,还是用于远程控制,都必须由信号线把地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层。当发生异常
生产现场或控制室的开关量、模拟量等控制信息与PLC状态如雷击时,地线电流将更大。
的I/O单元、功能单元(特殊单元)或通信接口相联系。
此外,屏蔽层、接地线和大地可能构成闭合环路,
由于工业现场的电磁环境往往比较恶劣,因此与PIC在变化磁场的作用下,屏蔽层内会出现感应电流,通过
控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与
信息之外,还会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产
种途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的
电电源串人的电网干扰,这种情况容易被忽视;二是信正常工作。PLC正常工作的逻辑电压干扰容限较低,逻
号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据
应干扰,这种情况往往非常严重。由信号线引入的干扰存贮,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的
会引起1/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真
将导致元器件损坏;对于隔离性能差的系统,还将导致和误动作。
信号间相互干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数1.3来自空间的辐射干扰
据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引人干扰造
空间辐射电磁场(EMD主要是由电力网络、电气设
成I/O模块损坏现象时有发生,由此引起系统故障的情备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、变频
收稿日期:2013-07-28
作者简介:王水成(1955-),电气工程师,从事仪器仪表、自动控制和电气安全技术工作
50www.chinaet.net中国电工网
PLC技术自动化与传动
设备、高频感应加热或电火花加工等设备产生的,通常源(UPS)对PILC控制系统及其相关装置和仪表提供电
称为辐射干扰,其分布极为复杂。若PLC控制系统置能,这不仅能保证不中斷馈电,提高供电的安全可靠性
于上述电磁环境中,就会受到辐射干扰。其影响主要通和电能质量,而且UPS还具有较强的干扰隔离性能
过两条路径:一是直接对PIC内部的辐射,由电路感2.2.2电缆要求
应产生干扰;二是对PLC通信网络的辐射,由通信线
PLC控制系统对于电缆的要求包含正确选择和正确
路感应引人干扰。
敷设两个方面。PILC的信号电缆应选用屏蔽电缆,且不
同类型的信号分别由不同电缆传输,应杜绝用同一条电
2抗干扰技术策略
缆的不同导线同时传送供电电源和控制信号等。在电缆
的敷设方面应将倌号电缆按传输信号的种类分层敷设
2.1抗干扰设计方法
为减少电气动力设备、高频和中频电气设备、变频装置
为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电等的电力电缆电磁辐射对PIC系统造成电磁干扰,严
磁干扰,必须从设计阶段就开始采取三方面的抑制措禁将电力电缆与信号电缆同槽敷设,也不得长距离靠近
施:抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提平行敷设。如果有条件的话,对于大功率设备、高中频
髙装置和系统的抗干扰能力。PIC控制系统的抗干扰是加热装置的电缆,最好选用铜带铠装屏蔽电力电缆,如
个系统工程,要求制造单位设计生产出具有较强抗干交联聚乙烯绝缘铜帯屏蔽钢带铠装聚氯乙烯护套电力电
扰能力的产品,且有赖于使用部门在工程设计、安装施缆(YJV22型)等类型。
工和运行维护中予以全面考虑,并结合具体情况进行综2.2.3信号濾波措施
合设计,才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性
利用电容器潓除电路上的高频骚扰和对电源解耦是
2.1.1PLC的选型要求
PLC机型选择的基本原则是:在功能满足要求的前地之间并接一只电容器,能减少共模干扰。电容器可选
提下,选择最可靠、维护使用最方便及性价比最优的机用高频瓷片型(CC)、聚苯乙烯(CB)、涤纶(CL),其容
型。基于电磁兼容性考虑,应选择具有高抗干扰能力的量视具体情况而定,一般在数千徴微法至数万微微法之
产品,尤其是抵御外部干扰的能力,如采用浮地技术和间。此外,在PLC输人端口信号两极之间加装滤波器
隔离性能好的PLC控制系统。此外,应当掌握产品技可有效减少差模干扰。
术参数中的抗干扰指标,如共模抑制比、差模抑制比、
2.2.4软件抗于扰措施
耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度
由于干扰存在的随机性,尤其是在工业生产环境
环境中工作等。有可能的话,最好能够考察所选产品在下,硬件抗干扰措施并不能完全切断干扰进人入控制系
类似工作场所中的实际运行状况
综合抗干扰设计主要考虑来自系统外部的抑制措干扰》可以将软件与硬件措施相结合来提高系统的抗
2.1.2综合抗干扰设计
在PLC控制系统的软件设计和组态时,应在软件
施:对PLC控制系统及外部引线进行屏蔽以防空间辐方面进行抗干扰处理,以提高系统的可靠性。为了提高
射电磁干扰;对于机外引线进行隔离、滤波处理,特别输入信号的信噪比,可采用软件
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