1 .概要
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。 PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響著工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。 自動化系統(tǒng)中使用的各種PLC，有集中設(shè)置在控制室的，也有設(shè)置在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機設(shè)備上的，它們大多處于強電電路和強電設(shè)備形成的惡劣電磁環(huán)境中。 為了提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計者只有事先知道各種干擾，才能保證系統(tǒng)的可靠運行。 2 .對電磁干擾源及系統(tǒng)的干擾是什么？ 影響PLC控制系統(tǒng)的噪聲一般和影響工業(yè)控制設(shè)備的噪聲源一樣，多發(fā)生在電流或電壓急劇變化的部位，這些電荷急劇移動的部位是噪聲源，即噪聲源。 干涉類型通常根據(jù)干涉的產(chǎn)生原因、噪聲的干涉模式、噪聲的波形特性進行分類。 其中，根據(jù)噪聲的產(chǎn)生原因，可分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振動噪聲等； 根據(jù)噪聲的波形、性質(zhì)，可分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等； 根據(jù)語音干擾模式的不同，可以分為共模干擾和差模干擾。 共模干擾和差模干擾是比較常用的分類方法。 共模噪聲是信號對地面的電位差，主要通過電網(wǎng)的串聯(lián)、地面電位差和空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓施加形成。 共模電壓有時較大，特別是采用絕緣性能較差的電氣設(shè)備的供電室時，從變送器輸出的信號的共模電壓一般較高，有時甚至達到130V以上。 共模電壓可以通過非對稱電路轉(zhuǎn)換成差動模式電壓，直接影響測量信號，引起零件的損壞。 這就是部分系統(tǒng)I/O模塊損壞率高的原因。 這種共模干擾可以是直流的也可以是交流的。 雙模干擾是指用于信號兩極之間干擾的電壓，主要是空間電磁場在信號之間耦合感應(yīng)，不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾而形成的電壓，它直接疊加在信號上，直接影響測量和控制的精度。
簡易PLC控制器
3.PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源是什么？
(1)來自空間的輻射噪聲
的輻射電磁場(EMI )主要由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的過渡過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生，通常稱為輻射干擾，其分布極其復(fù)雜。 PLC系統(tǒng)置于射頻場時，會受到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑之一是直接向PLC內(nèi)部輻射，從而產(chǎn)生電路感應(yīng)引起的干擾； 對PLC通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射，通過通信線路的誘導(dǎo)來引入干擾。 輻射噪聲與現(xiàn)場設(shè)備的配置和設(shè)備產(chǎn)生的電磁場的大小，特別是頻率有關(guān)，一般通過設(shè)置屏蔽電纜、PLC部分屏蔽和高壓發(fā)射元件受到保護。
(2)來自系統(tǒng)外導(dǎo)線的干擾
主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導(dǎo)噪聲。 這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場比較嚴重。
)3)來自電源的干擾
實踐證明，PLC控制系統(tǒng)經(jīng)常因引入電源的干擾而發(fā)生故障。 筆者在某工程調(diào)試中遇到過，更換隔離性能更高的PLC電源，問題得到了解決。
PLC系統(tǒng)的常規(guī)電源全部由電網(wǎng)供電。 由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，受到所有空間電磁干擾，在線路上感應(yīng)電壓和電路。 特別是在電網(wǎng)內(nèi)部的變化中，開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備的啟停、交直流旋轉(zhuǎn)裝置引起的高次諧波、電網(wǎng)短路過渡沖擊等通過輸電線路到達電源側(cè)。 雖然PLC電源通常采用絕緣電源，但由于其機構(gòu)和制造工藝的因素，絕緣性并不理想。 事實上，由于分布參數(shù)，特別是分布容量的存在，是不可能隔離的。
4 )來自信號線的噪聲
除了對傳輸有效的各種信號外，干擾信號還經(jīng)常侵入與PLC控制系統(tǒng)連接的各種信號傳輸線路中。 這種干擾主要有兩種方法。 一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串聯(lián)的電網(wǎng)干擾，這經(jīng)常被忽視；二是信號線受到空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這很嚴重。 從信號導(dǎo)入噪聲后，I/O信號的動作異常和測量精度會大幅降低，嚴重時會引起部件的損傷。 在隔離性能差的系統(tǒng)中，會導(dǎo)致信號間的相互干擾，引起共同系統(tǒng)總線的逆流，引起邏輯數(shù)據(jù)的變化、誤動作、死機。 PLC控制系統(tǒng)由于信號引入噪聲導(dǎo)致的I/O模塊的損壞數(shù)量非常多，因此經(jīng)常會引起系統(tǒng)故障。
(5)接地系統(tǒng)混亂時產(chǎn)生的干擾
接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性(EMC )的有效手段之一。 正確的接地可以抑制電磁干擾的影響，同時抑制設(shè)備對外部的干擾； 錯誤的接地反而會引入嚴重的噪聲信號，導(dǎo)致PLC系統(tǒng)無法正常工作。 PLC控制系統(tǒng)的地線有系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地、保護地等。 系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各接地點電位分布不均勻，不同接地點之間存在接地電位差，引起接地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)的正常工作。 例如，電纜屏蔽必須稍微接地一點，但如果電纜屏蔽兩端a、b接地，則存在接地電位差，電流流過屏蔽，在異常狀態(tài)下發(fā)生雷擊，則接地電流會更大。
另外，屏蔽層、接地線、大地有可能構(gòu)成閉環(huán)，變化的磁場會在屏蔽層內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，屏蔽層與芯線的耦合會干擾信號電路。 如果系統(tǒng)與其他接地處理混亂，產(chǎn)生的地環(huán)流會在接地線上產(chǎn)生不均勻的電位分布，可能影響PLC內(nèi)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低，邏輯接地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數(shù)據(jù)存儲，導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂、程序跳出和恐慌。 模擬接地電位的分布會導(dǎo)致測量精度的降低，引起對信號測量的嚴重失真和誤動作。
6 )來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾
主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路 互輻射及其對模擬電路的影響，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(tǒng)內(nèi)部進行電磁兼容設(shè)計的內(nèi)容，比較復(fù)雜，作為應(yīng)用部門是無法改變，可不必過多考慮，但要選擇具有較多應(yīng)用實績或經(jīng)過考驗的系統(tǒng)。
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4．怎樣才能更好、更簡單解決PLC系統(tǒng)干擾？1）選用隔離性能較好的設(shè)備、選用優(yōu)良的電源，動力線和信號線走線要更加合理等等，也能解決干擾，但是比較煩瑣、不易操作而且成本較高。2）利用信號隔離器這種產(chǎn)品解決干擾問題。只要在有干擾的地方，輸入端和輸出端中間加上這種產(chǎn)品，就可有效解決干擾問題。5．為什么解決PLC系統(tǒng)干擾都選信號隔離器呢？1）使用簡單方便、可靠，成本低廉。2）可大量減輕設(shè)計人員、系統(tǒng)調(diào)試人員工作量，即使復(fù)雜的系統(tǒng)在普通的設(shè)計人員手里，也會變的非常可靠。
6．信號隔離器工作原理是什么？
首先將PLC接收的信號，通過半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過光感或磁感器件進行隔離轉(zhuǎn)換，然后再進行解調(diào)變換回隔離前原信號或不同信號，同時對隔離后信號的供電電源進行隔離處理。保證變換后的信號、電源、地之間獨立。
7．信號隔離器功能是什么？
一：保護下級的控制回路。
二：消弱環(huán)境噪聲對測試電路的影響。
三：抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈沖對設(shè)備的干擾；同時對下級設(shè)備具有限壓、額流的功能是變送器、儀表、變頻器、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實防護。標準系列導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，易于安裝，可有效的隔離：輸入、輸出和電源及大地之間的電位。能夠克服變頻器噪聲及各種高低頻脈動干擾。
8.現(xiàn)在市場有那么多品牌的隔離器，價格參差不齊，該怎么選擇呢？
隔離器位于二個系統(tǒng)通道之間，所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能，同時要使隔離器輸入輸出模式（電壓型、電流型、環(huán)路供電型等）適應(yīng)前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強度﹑總線通訊功能等許多重要參數(shù)涉及產(chǎn)品性能，例如：噪音與精度有關(guān)、功耗熱量與可靠性有關(guān)，這些需要使用者慎選?？傊?，適用、可靠、產(chǎn)品性價比是選擇隔離器的主要原則。
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