《電子技術應用》
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PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾來源分析
摘要: 空間的輻射電磁場(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡,、電氣設備的暫態(tài)過程、雷電,、無線電廣播,、電視,、雷達、高頻感應加熱設備等產(chǎn)生的,,通常稱為輻射干擾,,其分布極為復雜。
Abstract:
Key words :

  (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(wǎng)絡,、電氣設備的暫態(tài)過程,、雷電、無線電廣播,、電視,、雷達、高頻感應加熱設備等產(chǎn)生的,,通常稱為輻射干擾,,其分布極為復雜。若PLC 系統(tǒng)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(chǎn)生干擾;而是對PLC 通信內網(wǎng)絡的輻射,,由通信線路的感應引入干擾,。輻射干擾與現(xiàn)場設備布置及設備所產(chǎn)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(tǒng)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(yè)現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電,。由于電網(wǎng)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(wǎng)內部的變化,,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(wǎng)短路暫態(tài)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(shù)特別是分布電容的存在,,絕對隔離是不可能的,。

  (4 ) 來自信號線引入的干擾

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

  (5)來自接地系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)將無法正常工作。PLC 控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地,、屏蔽地,、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對 PLC 系統(tǒng)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(huán)路電流,影響系統(tǒng)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(fā)生異常狀態(tài)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(huán)路,,在變化磁場的作用下,屏蔽層內有會出現(xiàn)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(tǒng)地與其它接地處理混亂,,所產(chǎn)生的地環(huán)流可能在地線上產(chǎn)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(shù)據(jù)存儲,,造成數(shù)據(jù)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(tǒng)內部的干擾

  主要由系統(tǒng)內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(jīng)過考驗的系統(tǒng)。

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