PLC抗干擾措施和耦合干擾源
發(fā)布于2023-01-05 10:38
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標(biāo)簽:PLC
PLC自身具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力和抗干擾能力,但并不保證基于PLC設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有同樣的環(huán)境適應(yīng)能力和抗干擾能力,這就需要設(shè)計(jì)者對(duì)具體的控制需求、干擾源特點(diǎn)和傳播途徑進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。
干擾源及其傳播途徑
(1)干擾源及分類(lèi)
干擾源又稱為噪聲。按產(chǎn)生噪聲的根源可將噪聲分為放電噪聲、高頻振蕩噪聲和浪涌噪聲:按傳導(dǎo)方式可將噪聲分為串模噪聲和共模噪聲。按噪聲信號(hào)的波形及性質(zhì)可將噪聲分為持續(xù)正弦波噪聲、偶發(fā)脈沖波噪聲和脈沖序列噪聲3種。
(2)干擾源的傳播
干擾源的傳播又稱為耦合,主要有以下6種耦合方式:
①直接耦合方式,即干擾信號(hào)直接經(jīng)過(guò)線路傳導(dǎo)到工作電路中。例如,干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)電源線進(jìn)入PLC控制系統(tǒng)是最常見(jiàn)的直接耦合現(xiàn)象。
②公共阻抗耦合方式,即是噪聲源與信號(hào)源具有公共阻抗時(shí)的傳導(dǎo)耦合。
③電容耦合方式,則是電位變化在干擾源與干擾對(duì)象之間引起的靜電感應(yīng),如組件之間、導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與組件之間存在的分布電容所引起的噪聲傳導(dǎo)通路。
④電磁感應(yīng)耦合方式,即交變電流在載流導(dǎo)體周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng),會(huì)對(duì)周?chē)拈]合電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
⑤輻射耦合方式,即當(dāng)高頻電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí),在該導(dǎo)體周?chē)惝a(chǎn)生高頻交變的電力線或磁力線,從而形成電磁波。
⑥漏電耦合方式,即當(dāng)相鄰的組件或?qū)Ь€之間的絕緣阻抗降低時(shí),有些信號(hào)便經(jīng)過(guò)絕緣電阻耦合到邏輯組件的輸入端形成干擾。
無(wú)論何種干擾源,一般是通過(guò)傳導(dǎo)和直接輻射兩種途徑進(jìn)入PLC控制系統(tǒng)中的。例如,通過(guò)容性耦合或感性耦合把電磁場(chǎng)干擾直接輻射到PLC控制系統(tǒng)中,通過(guò)輸入/輸出信號(hào)線、電源線和地線,再把干擾傳導(dǎo)到PLC控制系統(tǒng)中。
抗干擾措施
(1)串模干擾的抑制措施
若串模干擾頻率比被測(cè)信號(hào)頻率高,則采用低通濾波器來(lái)抑制高頻串模干擾。如果串模干擾頻率比被測(cè)頻率低,則采用高通濾波器來(lái)抑制低頻率串模干擾。如果干擾頻率處于被測(cè)信號(hào)頻譜的兩側(cè),則使用帶通濾波器較為適宜。當(dāng)尖峰型串模干擾成為主要干擾源,系統(tǒng)對(duì)采樣速率要求不高時(shí),使用雙斜率積分式模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可削弱串模干擾的影響。在電磁感應(yīng)成為串模干擾的主要干擾源的情況下,對(duì)被測(cè)信號(hào)應(yīng)盡可能早地進(jìn)行前置放大,或盡可能早地完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換,或采用隔離和屏蔽等措施。如果串模干擾的變化速度與被測(cè)信號(hào)相當(dāng),則應(yīng)消除產(chǎn)生串模干擾的根源,并在軟件中使用復(fù)合數(shù)字濾波技術(shù)。
(2)共模干擾的抑制措施
共模干擾的抑制可采用變壓器或光電耦合器把各種模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)隔離開(kāi)來(lái),也就是把“模擬地”與“數(shù)字地”斷開(kāi)。也可采用浮空輸入和屏蔽放大器來(lái)抑制共模干擾。使用差分輸入前置放大器、儀表放大器、精密線性穩(wěn)壓電源等也有利于提高共模抑制比。對(duì)于PLC系統(tǒng)處理模擬量時(shí),選用隔離型模擬量輸入模塊和差動(dòng)輸入方式,一般可以抑制共模干擾。
(3)電源回路的抗干擾措施
如果PLC有模擬量信號(hào),可選用高穩(wěn)定性、低紋波的線性電源為模擬量模塊供電。配置隔離變壓器、電源濾波器也可降低電源回路的干擾。大多數(shù)PLC系統(tǒng)和電機(jī)設(shè)備并存將電機(jī)電纜和信號(hào)線分開(kāi)敷設(shè)和穿管,可減小動(dòng)力電源回路對(duì)信號(hào)回路的干擾。
(4)信號(hào)的長(zhǎng)距離傳送
對(duì)于開(kāi)關(guān)量信號(hào),如果觸點(diǎn)信號(hào)距離PLC系統(tǒng)較遠(yuǎn),應(yīng)使用有源傳送,并用AC220V 或DC48V驅(qū)動(dòng)輸入從動(dòng)繼電器。對(duì)于模擬量信號(hào),應(yīng)使用雙絞屏蔽線傳送4~20mA電流信號(hào)或以現(xiàn)場(chǎng)總線方式進(jìn)行傳送。
(5)軟件措施
對(duì)于開(kāi)關(guān)量信號(hào),使用定時(shí)器進(jìn)行延時(shí)濾波,確保輸入信號(hào)的有效性和跳變的有效性;對(duì)于模擬量信號(hào),可加長(zhǎng)模塊提供的濾波時(shí)間常數(shù)或設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字濾波程序。