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浅谈提高PLC应用系统的可靠性措施

2014/12/30        作者:杨跃宗  裴艳芳      
关键字:PLC  抗干扰  I/O  
可编程序控制器是专门为工业环境设计的自动化技术控制装置,控制系统的可靠性是整个自动控制的焦点,控制系统的抗干扰能力是保证控制系统准确工作运行的关键,本文通过介绍PLC在使用过程中采用的各种措施提高系统的抗干扰能力。

  可编程序控制器(PLC)是专门为工业环境设计的自动化技术控制装置,一般不需要特殊措施,就可以直接在大多数工业环境中使用。但是如果生产环境过于恶劣,电磁干扰特别强烈,或安装使用不当时,都不能保证系统的正常安全运行。干扰可能使PLC接收到错误的信号,造成误动作,或使PLC内部的数据丢失,严重时甚至会使系统失控。在系统设计时,应采取相应的可靠性措施,以消除或减少干扰的影响,保证系统的正常运行。

  控制系统的可靠性一直是机电行业和自动化生产线所关注的焦点,因为它直接影响企业的生产安全和经济效益,而系统的抗干扰能力则是保证系统可靠运行的重要指标之一。影响PLC控制系统的干扰源,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,其原因是电流改变产生磁场,对设备产生电磁辐射,磁场改变产生电流,电磁高速变化产生电磁波。

  在实际的工作中,为防止干扰可采用硬件和软件的抗干扰措施,其中,硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施,一般从抗和防两方面入手来抑制和消除干扰源,在系统设计时,应采取相应的可靠性措施,以消除或抑制减少干扰的影响,保证系统的正常运行,提高系统的可靠性。

1. 对电源的干扰处理措施

  电源的干扰主要是通过供电线路的阻抗耦合产生的,各种大功率用电设备是主要的干扰源。在干扰较强或对可靠性要求很高的场合,可以在PLC的交流电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器(图1),隔离变压器可以抑制从电源线窜入的外来干扰,提高抗高频共模干扰能力。屏蔽层应可靠接地。

隔离变压器和低通滤波器

  低通滤波器可以吸收掉电源中的大部分“毛刺”,图中的L1和L2用来抑制高频差模电压,L3和L4使用等长的导线反向绕在同一磁环上的,50Hz的工频电流在磁环中产生的磁通互相抵消,磁环不会饱和。两根线中的共模干扰电流在磁环中产生的磁通是叠加的,共模干扰被L3和L4阻挡。图中的C1和C2用来滤除共模干扰电压,C3用来滤除差模干扰电压。R是压敏电阻,其击穿电压略高于电源正常工作时的最高电压,平常相当于开路。遇尖峰干扰脉冲时它被击穿,干扰电压被压敏电阻钳位,这时压敏电阻的端电压等于其击穿电压,尖峰脉冲消失后压敏电阻可恢复正常状态。

  高频干扰信号不是通过变压器绕组的耦合,而是通过初级、次级绕组间的分布电容传递的。在初级、次级绕组之间加绕屏蔽层,并将它和铁心一起接地,可以减少绕组间的分布电容,可以提高抗高频干扰的能力。也可以选用电源滤波器产品,由于具有良好的共模滤波、差模滤波性能和高频干扰抑制性能,能有效抑制线与线之间和线与地之间的干扰。

  动力部分、控制部分、PLC、I/O电源应分别配线,隔离变压器与PLC和与I/O电源之间应采用双绞线连接。系统的动力线应足够粗,以降低大容量异步电动机启动时的线路压降。有可能可对PLC采用单独的供电回路,以避免大容量设备的启停对PLC的干扰。

2. 对于感性负载的处理措施

  感性负载具有储能作用,当控制触点断开时,电路中的感性负载会产生高于电源电压数倍甚至数十倍的反电势,触电闭合时,会因触点的抖动而产生电弧,它们都会对系统产生干扰。对此可采用以下措施:PLC的输入端或输出端接有感性元件时,对于直流电路(图2),应在它们两端并联续流二极管;对于交流电路,应并联阻容电路,以抑制电路断开时产生的电弧对PLC的影响。电阻可以取51~120Ω,电容可以取0.1~0.47μF,电容的额定电压应大于电源峰值电压。续流二极管可以选1A的管子,其额定电压应大于电源电压的2~3倍。

直流电路

  

责任编辑:陈浩
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