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            PLC控制系統中電磁干擾的原因

            2021-03-24

             (1)來自空間的輻射干擾


            空間的輻射電磁場(EMI)主要是由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的,通常稱為輻射干擾,其分布極為復雜。若PLC系統置于所射頻場內,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內部的輻射,由電路感應產生干擾;而是對PLC通信內網絡的輻射,由通信線路的感應引入干擾。輻射干擾與現場設備布置及設備所產生的電磁場大小,特別是頻率有關,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現場較嚴重。


            (3)來自電源的干擾


            實踐證明,因電源引入的干擾造成PLC控制系統故障的情況很多,筆者在某工程調試中遇到過,后更換隔離性能更高的PLC電源,問題才得到解決。


            PLC系統的正常供電電源均由電網供電。由于電網覆蓋范圍廣,將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電路。尤其是電網內部的變化,入開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流轉動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等,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,由于分布參數特別是分布電容的存在,理論上隔離是不可能的。

            PLC控制系統

             (4)來自信號線引入的干擾


            與PLC控制系統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,還將導致信號間互相干擾,引起共地系統總線回流,造成邏輯數據變化、誤動和死機。PLC控制系統因信號引入干擾造成I/O模件損壞數相當嚴重,由此引起系統故障的情況也很多。


            (5)來自接地系統混亂時的干擾


            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系統將無法正常工作。PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對PLC系統的干擾主要是各個接地點電位分布不均,不同接地點間存在地電位差,引起地環路電流,影響系統正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地,如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地,就存在地電位差,有電流流過屏蔽層,當發生異常狀態加雷擊時,地線電流將更大。


            此外,屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環路,在變化磁場的作用下,屏蔽層內有會出現感應電流,通過屏蔽層與芯線之間的耦合,干擾信號回路。若系統地與其它接地處理混亂,所產生的地環流可能在地線上產生不等電位分布,影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低,邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存儲,造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降,引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。


            (6)來自PLC系統內部的干擾


            主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生,如邏輯電路?;ポ椛浼捌鋵δM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制造廠對系統內部進行電磁兼容設計的內容,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過考驗的系統。


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