首 页 课 程 设 置 教 学 内 容 教 学 方 法 与 手 段 教 学 队 伍 实 践 条 件 教 学 效 果 特 色 及 政 策 支 持 教 学 资 源 申 报 表 当 前 位 置 :PLC 与 控 制 技 术 > 教 学 资 源 > 案 例 分 析 > 正 文 教 学 资 源 整 体 设 计 案 例 分 析 :PLC 系 统 信 号 的 干 扰 及 抗 干 扰 措 施 整 体 设 计 教 学 录 像 教 学 录 像 教 学 大 纲 教 学 大 纲 授 课 教 案 授 课 教 案 PLC 系 统 信 号 的 干 扰 及 抗 干 扰 措 施 网 络 课 件 网 络 课 件 可 编 程 控 制 器 PLC 具 有 编 程 简 单 通 用 性 好 功 能 强 易 于 扩 展 等 优 点 PLC 控 案 例 分 析 案 例 分 析 制 系 统 的 可 靠 性 直 接 影 响 到 企 业 的 安 全 生 产 和 经 济 运 行, 系 统 的 抗 干 扰 能 力 是 关 系 到 习 题 试 卷 习 题 试 卷 整 个 系 统 可 靠 运 行 的 关 键 PLC 中 采 用 了 高 集 成 度 的 微 电 子 器 件, 可 靠 性 高, 但 由 于 实 践 实 训 实 践 实 训 使 用 时 工 业 生 产 现 场 的 工 作 环 境 恶 劣, 如 大 功 率 用 电 设 备 的 起 动 或 停 止 引 起 电 网 电 压 学 习 指 南 学 习 指 南 的 波 动 形 成 低 频 干 扰 和 电 磁 辐 射 等 恶 劣 电 磁 环 境, 大 大 降 低 了 PLC 控 制 系 统 的 可 靠 参 考 文 献 目 录 参 考 文 献 目 录 性 为 了 确 保 控 制 系 统 稳 定 工 作, 提 高 可 靠 性, 必 须 对 系 统 采 取 一 定 的 抗 干 扰 方 法 和 考 核 方 案 措 施 1 影 响 PLC 控 制 系 统 稳 定 的 干 扰 类 型 1.1 空 间 的 辐 射 干 扰 空 间 的 辐 射 电 磁 场 (EMI) 主 要 由 电 力 网 络 电 气 设 备 雷 电 高 频 感 应 加 热 设 备 大 型 整 流 设 备 等 产 生, 通 常 称 为 辐 射 干 扰, 其 分 布 极 为 复 杂 其 影 响 主 要 通 过 两 条 途 径 : 一 是 对 PLC 通 讯 网 络 的 辐 射, 由 通 讯 线 路 的 感 应 引 入 干 扰 ; 二 是 直 接 对 PLC 内 部 的 辐 射, 由 电 路 感 应 产 生 干 扰 若 此 时 PLC 置 于 其 辐 射 场 内, 其 信 号 数 据 线 和 电 源 线 即 可 充 当 天 线 接 受 辐 射 干 扰 此 种 干 扰 与 现 场 设 备 布 置 及 设 备 所 产 生 的 电 磁 场 的 大 小, 特 别 是 与 频 率 有 关 1.2 传 导 干 扰 (1) 来 自 电 源 的 干 扰 在 工 业 现 场 中, 开 关 操 作 浪 涌 大 型 电 力 设 备 的 起 停 交 直 流 传 动 装 置 引 起 的 谐 波 电 网 短 路 暂 态 冲 击 等 均 能 在 电 网 中 形 成 脉 冲 干 扰 PLC 的 正 常 供 电 电 源 均 由 电 网 供 电, 因 而 会 直 接 影 响 到 PLC 的 正 常 工 作 由 于 电 网 覆 盖 范 围 广, 它 将 受 到 所 有 空 间 的 电 磁 干 扰 而 产 生 持 续 的 高 频 谐 波 干 扰 特 别 在 断 开 电 网 中 的 感 性 负 载 时 产 生 的 瞬 时 电 压 峰 值 是 额 定 值 的 几 十 倍, 其 脉 冲 功 率 足 以 损 坏 PLC 半 导 体 器 件, 并 且 含 有 大 量 的 谐 波 可 以 通 过 半 导 体 线 路 中 的 分 布 电 容 绝 缘 电 阻 等 侵 入 逻 辑 电 路, 引 起 误 动 作 (2) 来 自 信 号 传 输 线 上 的 干 扰 除 了 传 输 有 效 的 信 息 外,PLC 系 统 连 接 的 各 类 信 号 传 输 线 总 会 有 外 部 干 扰 信 号 的 侵 入 此 干 扰 主 要 有 2 种 途 径 :1 通 过 变 送 器 供 电 电 源 或 共 用 信 号 仪 表 的 供 电 电 源 串 人 的 电 网 干 扰 ;2 信 号 线 上 的 外 部 感 应 干 扰, 其 中 静 电 放 电 脉 冲 电 场 及 切 换 电 压 为 主 要 干 扰 来 源 由 信 号 线 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 若 系 统 隔 离 性 能 较 差, 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 甚 至 死 机 1.3 地 电 位 的 分 布 干 扰 PLC 控 制 系 统 的 地 线 包 括 系 统 地 屏 蔽 地 交 流 地 和 保 护 地 等 地 电 位 的 分 布 干 扰 主 要 是 各 个 接 地 点 的 电 位 分 布 不 均, 不 同 接 地 点 间 存 在 地 电 位 差, 从 而 引 起 了 地 环 路 电 流, 该 电 流 可 能 在 地 线 上 产 生 不 等 电 位 分 布, 影 响 PLC 内 逻 辑 电 路 和 模 拟 电 路 的 正 常 工 作 由 于 PLC 工 作 的 逻 辑 电 压 干 扰 容 限 较 低, 逻 辑 地 电 位 的 分 布 干 扰 容 易 影 响 PLC 的 逻 辑 运 算 和 数 据 存 贮, 造 成 数 据 混 乱 程 序 跑 飞 或 死 机 模 拟 地 电 位 的 分 布 将 导 致 测 量 精 度 下 降, 引 起 对 信 号 测 控 的 严 重 失 真 和 误 动 作 1.4 PLC 系 统 内 部 产 生 的 干 扰 产 生 这 种 干 扰 的 主 要 原 因 是 系 统 内 部 元 器 件 及 电 路 间 的 相 互 电 磁 辐 射 如 逻 辑 电 路 相 互 辐 射 及 其 对 模 拟 电 路 的 影 响 ; 模 拟 地 与 逻 辑 地 的 相 互 影 响 及 元 器 件 间 的 相 互 不 匹 配 使 用 等 2 提 高 抗 干 扰 能 力 的 硬 件 措 施 jpkc.hzvtc.net/plc/jiaoxueziyuan/anlifenxi/129/ 1/4
2 提 高 抗 干 扰 能 力 的 硬 件 措 施 硬 件 抗 干 扰 技 术 是 系 统 设 计 时 应 首 选 的 措 施, 它 能 有 效 抑 制 干 扰 源, 阻 断 干 扰 传 输 通 道 2.1 供 电 电 源 电 源 波 动 造 成 的 电 压 畸 变 或 毛 刺, 将 对 PLC 及 I/O 模 块 产 生 不 良 影 响 据 统 计 分 析,PLC 系 统 的 干 扰 中 有 70% 是 从 电 源 耦 合 进 来 的 为 了 抑 制 干 扰, 保 持 电 压 稳 定, 常 采 用 以 下 几 种 抗 干 扰 方 法 : (1) 使 用 隔 离 变 压 器 衰 减 从 电 源 进 线 的 高 频 干 扰 信 号, 输 入 输 出 线 应 用 双 绞 线 以 抑 制 共 模 干 扰 其 屏 蔽 层 接 地 方 式 不 同, 对 干 扰 抑 制 的 效 果 也 不 一 样, 一 般 做 法 是 将 初 次 级 屏 蔽 层 均 接 地 (2) 用 低 通 滤 波 器 抑 制 高 次 谐 波 低 通 滤 波 器 的 内 部 电 容 上 电 感 组 合 方 式 不 同, 其 高 次 谐 波 的 抑 制 效 果 也 有 一 定 区 别 另 外 其 电 源 输 入 输 出 线 应 分 隔 开, 屏 蔽 层 应 可 靠 接 地 一 般 是 在 电 源 系 统 中 既 使 用 滤 波 器 又 使 用 隔 离 变 压 器, 但 要 注 意 先 将 滤 波 器 接 人 电 源 再 接 隔 离 变 压 器 图 1 隔 离 变 压 器 供 电 系 统 (3) 用 频 谱 均 衡 法 抑 制 电 源 中 的 瞬 变 干 扰 这 种 方 法 不 常 用, 其 成 本 较 贵 2.2 接 地 良 好 的 接 地 是 保 证 PLC 可 靠 工 作 的 重 要 条 件 之 一, 可 以 避 免 偶 然 发 生 的 电 压 冲 击 危 害 接 地 线 与 机 器 的 接 地 端 相 联, 基 本 单 元 必 须 接 地, 如 果 选 用 扩 展 单 元, 其 接 地 点 与 基 本 单 元 接 地 点 接 在 一 起 为 了 抑 制 附 加 在 电 源 及 输 入 输 出 端 的 干 扰, 应 给 PLC 接 以 专 用 地 线, 接 地 线 与 动 力 设 备 ( 如 电 动 机 ) 的 接 地 点 应 分 开, 若 达 不 到 此 要 求, 则 可 与 其 它 设 备 公 共 接 地, 严 禁 与 其 它 设 备 串 联 接 地, 具 体 接 地 方 式 如 图 2 接 地 电 阻 要 小 于 5Ω, 接 地 线 要 粗, 面 积 要 大 于 2 平 方 毫 米, 而 且 接 地 点 最 好 靠 近 PLC 装 置, 其 间 的 距 离 要 小 于 50 米, 接 地 线 应 避 开 强 电 回 路, 若 无 法 避 开 时, 应 垂 直 相 交, 缩 短 平 行 走 线 的 长 度 图 2 PLC 系 统 接 地 方 式 2.3 输 入 / 输 出 部 分 2.3.1 输 入 信 号 的 抗 干 扰 jpkc.hzvtc.net/plc/jiaoxueziyuan/anlifenxi/129/ 2/4
2.3.1 输 入 信 号 的 抗 干 扰 输 入 信 号 的 输 入 线 之 间 的 差 模 干 扰 可 以 利 用 输 入 模 块 滤 波 来 减 小 干 扰, 而 输 入 线 与 大 地 间 的 共 模 干 扰 可 通 过 控 制 器 的 接 地 来 抑 制 在 输 入 端 有 感 性 负 载 时, 为 了 防 止 电 路 信 号 突 变 而 产 生 感 应 电 势 的 影 响, 可 采 用 硬 件 的 可 靠 性 容 错 和 容 差 设 计 技 术, 对 于 交 流 输 入 信 号, 可 在 负 载 两 端 并 联 电 容 C 和 电 阻 R, 对 于 直 流 输 入 信 号, 可 并 接 续 流 二 极 管 D 一 般 负 载 容 量 在 10VA 以 下 时, 应 选 C 为 0.1μF,R 为 120, 当 负 载 容 量 在 10VA 以 上 时, 应 选 C 为 0.47μF,R 为 47 具 体 电 路 如 图 3 所 示. 图 3 输 入 信 号 的 抗 干 扰 设 计 2.3.2 输 出 电 路 的 抗 干 扰 对 于 PLC 系 统 为 开 关 量 输 出, 可 有 继 电 器 输 出 晶 体 管 输 出 晶 闸 管 输 出 三 种 形 式 具 体 选 择 要 根 据 负 载 要 求 来 决 定 若 负 载 超 过 了 PLC 的 输 出 能 力, 应 外 接 继 电 器 或 接 触 器, 才 可 正 常 工 作 PLC 输 出 端 子 若 接 有 感 性 负 载, 输 出 信 号 由 OFF 变 为 ON 或 从 ON 变 为 OFF 时 都 会 有 某 些 电 量 的 突 变 而 可 能 产 生 干 扰, 故 应 采 取 相 应 的 保 护 措 施, 以 保 护 PLC 的 输 出 触 点, 对 于 直 流 负 载, 通 常 是 在 线 圈 两 端 并 联 续 流 二 极 管 D, 二 极 管 应 尽 可 能 靠 近 负 载, 二 极 管 可 为 1A 的 管 子 对 于 交 流 负 载, 应 在 线 圈 两 端 并 联 RC 吸 收 电 路, 根 据 负 载 容 量, 电 容 可 取 0.1-0.47 μf, 电 阻 可 取 47-120, 且 RC 尽 可 能 靠 近 负 载 如 图 4 所 示 图 4 PLC 输 出 触 点 的 保 护 2.4 外 部 配 线 的 抗 干 扰 设 计 外 部 配 线 之 间 存 在 着 互 感 和 分 布 电 容, 进 行 信 号 传 送 时 会 产 生 窜 扰 为 了 防 止 或 减 少 外 部 配 线 的 干 扰, 交 流 输 入 输 出 信 号 与 直 流 输 入 输 出 信 号 应 分 别 使 用 各 自 的 电 缆 集 成 电 路 或 晶 体 管 设 备 的 输 入 输 出 信 号 线 要 使 用 屏 蔽 电 缆, 屏 蔽 电 缆 在 输 入 输 出 侧 要 悬 空, 而 要 在 控 制 器 侧 要 接 地 配 线 时 在 30 米 以 下 的 短 距 离, 直 流 和 交 流 输 入 输 出 信 号 线 最 好 不 要 使 用 同 一 电 缆, 如 果 要 走 同 一 配 线 管 时, 输 入 信 号 要 使 用 屏 蔽 电 缆 如 图 5 所 示 30-300 米 距 离 的 配 线 时, 直 流 和 交 流 输 出 输 入 信 号 线 要 分 别 使 用 各 自 电 缆, 并 且 输 入 信 号 线 一 定 要 用 屏 蔽 线 对 于 300 米 以 上 长 距 离 配 线 时, 则 可 用 中 间 继 电 器 转 换 信 号, 或 使 用 远 程 I/O 通 道 对 于 控 制 器 的 接 地 线 要 与 电 源 线 或 动 力 线 分 开, 输 入 输 出 信 号 线 要 与 高 电 压 大 电 流 的 动 力 线 分 开 配 线 jpkc.hzvtc.net/plc/jiaoxueziyuan/anlifenxi/129/ 3/4
图 5 屏 蔽 电 缆 处 理 法 3 软 件 抗 干 扰 设 计 尽 管 硬 件 抗 干 扰 可 滤 除 大 部 分 干 扰 信 号, 但 因 干 扰 信 号 产 生 的 原 因 很 复 杂 且 具 有 很 大 的 随 机 性, 很 难 保 证 系 统 完 全 不 受 干 扰 因 此 往 往 在 硬 件 抗 干 扰 措 施 的 基 础 上. 采 取 软 件 抗 干 扰 技 术 加 以 补 充, 作 为 硬 件 措 施 的 辅 助 手 段 软 件 抗 干 扰 方 法 没 计 简 单 修 改 灵 活 耗 费 资 源 少, 在 PLC 测 控 系 统 中 同 样 获 得 了 广 泛 的 应 用 对 于 PLC 测 控 装 置, 其 数 据 输 入 输 出 存 储 等 系 统 属 于 弱 电 系 统, 如 果 工 作 环 境 中 存 在 干 扰, 就 有 可 能 使 数 据 受 干 扰 而 破 坏, 从 而 造 成 数 据 误 差 控 制 状 态 失 灵 程 序 状 态 和 某 些 器 件 的 工 作 状 态 被 改 变, 严 重 时 会 使 系 统 程 序 破 坏 因 此, 数 据 抗 干 扰 同 样 十 分 重 要 3.1 指 令 重 复 执 行 指 令 重 复 执 行 就 是 根 据 需 要 使 作 用 相 同 的 指 令 重 复 执 行 多 次, 一 般 适 用 于 开 关 量 或 数 字 量 输 入, 输 出 的 抗 干 扰 在 采 集 某 些 开 关 量 或 数 字 量 时, 可 重 复 采 集 多 次, 直 到 连 续 两 次 或 两 次 以 上 的 采 集 结 果 完 全 相 同 时 才 视 为 有 效 若 多 次 采 集 后, 信 号 总 是 变 化 不 定, 可 停 止 采 集, 发 出 报 警 信 号 在 满 足 实 时 性 要 求 的 前 提, 如 果 在 各 次 采 集 数 守 信 号 之 间 插 入 一 段 延 时, 数 据 的 可 靠 性 会 更 高 如 果 在 系 统 实 时 性 要 求 不 是 很 高 的 情 况 下, 其 指 令 重 复 周 期 尽 可 能 长 些 3.2 数 字 滤 波 在 某 些 信 号 的 采 集 过 程 中, 由 于 存 在 随 机 干 扰 而 可 能 使 被 测 信 号 的 随 机 误 差 加 大 针 对 这 种 情 况, 可 以 采 用 数 字 滤 波 技 术 该 方 法 具 有 可 靠 性 高 和 稳 定 性 好 的 特 点, 广 泛 应 用 于 工 业 计 算 机 测 控 系 统 中 此 外, 数 字 滤 波 的 常 用 方 法 还 有 : 程 序 判 断 滤 波 法 中 值 滤 波 法 算 术 平 均 滤 波 法 递 推 平 均 滤 波 法 等 4 结 语 随 着 PLC 应 用 范 围 的 逐 渐 扩 大, 加 之 系 统 恶 劣 的 工 作 环 境, 它 所 要 克 服 的 干 扰 就 会 越 来 越 多, 因 此 研 究 PLC 系 统 的 抗 干 扰 问 题 就 变 得 越 来 越 重 要 只 有 对 工 作 环 境 作 全 面 的 分 析, 确 定 干 扰 性 质, 并 采 取 相 应 的 抗 干 扰 措 施, 才 能 保 证 系 统 长 期 稳 定 地 工 作 Copyright 2002-2008 湖 州 职 业 技 术 学 院 精 品 课 程 网 All Rights Reserved. 联 系 地 址 : 浙 江 省 湖 州 市 现 代 教 育 园 区 学 府 路 299 号 邮 编 :313000 建 议 采 用 1024X768 分 辩 率 + IE5.5 以 上 版 本 浏 览 器 访 问 jpkc.hzvtc.net/plc/jiaoxueziyuan/anlifenxi/129/ 4/4
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