控制系统应用的抗干扰问题0玻璃钢天线

ＰＬＣ控制系统应用的抗干扰问题

ＰＬＣ控制系统应用的抗干扰问题 2011年12月09日 来源： 概述 随着科学技术的发展，ＰＬＣ在工业控制中的应用越来越广泛。ＰＬＣ控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型ＰＬＣ，有的是集中安装在控制室例如我厂污水场氧化沟操作室的ＰＬＣ，有的是安装在生产现场和各电机设备上（例如二催化自动吹灰器及仪表控制盘中大量使用的ＰＬＣ），它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高ＰＬＣ控制系统可靠性，一方面要求ＰＬＣ生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。 １ 电磁干扰源及对系统的干扰 １．１ 干扰源及干扰一般分类 影响ＰＬＣ控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网窜入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达１３０Ｖ以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统Ｉ／Ｏ模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。 １．２ ＰＬＣ控制系统中电磁干扰的主要来源 １．２．１ 来自空间的辐射干扰 空间的辐射电磁场（ＥＭＩ）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若ＰＬＣ系统置于射频场内，就会收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对ＰＬＣ内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对ＰＬＣ通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和ＰＬＣ局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。 １．２．２ 来自系统外引线的干扰 主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。据统计，这种干扰在我国工业现场较严重。 （１） 来自电源的干扰 实践证明，因电源引入的干扰造成ＰＬＣ控制系统故障的情况很多，可更换隔离性能更高的ＰＬＣ电源来解决。 ＰＬＣ系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电流。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。ＰＬＣ电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。 （２）来自信号线引入的干扰 与ＰＬＣ控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源窜入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入的干扰会引起Ｉ／Ｏ信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动作和死机。ＰＬＣ控制系统因信号引入干扰造成Ｉ／Ｏ模块损坏的情况相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。 （３） 来自接地系统混乱时的干扰 接地是提高电子设备电磁兼容性（ＥＭＣ）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使ＰＬＣ系统将无法正常工作。 ＰＬＣ控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对ＰＬＣ系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。 此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有时会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之

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