電磁干擾源以及對校平機PLC系統電磁干擾的來(lái)源

隨著(zhù)電氣控制技術(shù)的發(fā)展，PLC在工業(yè)自動(dòng)化系統中的應用越來(lái)越廣泛。自動(dòng)化系統中所使用的各類(lèi)PLC，有的集中安裝在控制室，有的安裝在生產(chǎn)現場(chǎng)和各機電設備上，它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，受其影響往往會(huì )出現死機、誤動(dòng)、程序跑飛、數據采集偏差大、信號互相干擾、有異常電壓和電流竄入等現象。這些現象常常是由電磁干擾造成的，從而影響PLC系統的穩定，直接影響到工業(yè)企業(yè)設備的   生產(chǎn)和經(jīng)濟運行，因此提高PLC系統的抗干擾能力顯得越來(lái)越重要?？梢赃@么說(shuō)，系統的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)PLC系統運行的關(guān)鍵。要提高PLC控制系統的抗干擾能力，一方面要求PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家提高設備的抗干擾能力；另一方面，要求在工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視。因此，筆者就PLC在應用過(guò)程中有關(guān)抗干擾的問(wèn)題進(jìn)行分析，討論干擾的形成(即干擾源)及對PLC的干擾途徑，從而在PLC系統具體應用中找出抗干擾的手段和方法。
　　一、干擾源的定義、干擾的代般分類(lèi)及發(fā)生
　　影響校平機PLC控制系統的干擾源與一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些對有用信號造成損害的電磁能量和電磁現象，稱(chēng)為電磁干擾即干擾源。
　　干擾類(lèi)型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式和噪聲波形性質(zhì)的不同劃分。其中：按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲和高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形性質(zhì)不同，分為持續噪聲、偶發(fā)噪聲等；按噪聲的干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類(lèi)方法。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線(xiàn)上感應的共態(tài)(同方向)電壓迭加所形成。共模電壓有時(shí)較大，特別是采用隔離性能差的供電室，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高，有的可高達130V以上。共模電壓通過(guò)不對稱(chēng)電路可轉換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞(這是一些系統I/O模塊損壞率較高的主要原因)，這種共模干擾可分為直流、也可分為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場(chǎng)在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓，這種電壓直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。
　　二、校平機PLC控制系統中電磁干擾的主要來(lái)源
　　1、來(lái)自自然的輻射干擾
　　自然的輻射電磁場(chǎng)主要是由電力電網(wǎng)、電氣設備的暫態(tài)過(guò)程、雷電、無(wú)線(xiàn)電廣播、電視和雷達等產(chǎn)生的，通常稱(chēng)為輻射干擾，其分布極為復雜。若校平機PLC系統置于其射頻場(chǎng)內，就會(huì )收到輻射干擾。
　　2、來(lái)自人為的干擾
　　對校平機PLC控制系統的電磁干擾往往是由人們在工作中由于不合理的選擇設備和安裝設備以及不合理的現場(chǎng)施工造成的，其干擾主要來(lái)自于以下幾個(gè)方面：
　　a)來(lái)自PLC供電電源的干擾。PLC系統的正常供電電源均由電網(wǎng)供電，由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線(xiàn)路上感應電壓，尤其是電網(wǎng)內部的變化，如開(kāi)關(guān)的操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波和電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線(xiàn)路傳到PLC電源原邊。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能不理想。實(shí)際上，由于分布參數特別是分布電容的存在，   隔離是不可能的；
　　b)來(lái)自控制信號采集導線(xiàn)的干擾。PLC在應用中要采集很多電信號用于控制，在與PLC控制系統連接的各類(lèi)信號傳輸線(xiàn)中，除了傳輸的各類(lèi)信息之外，總會(huì )有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源干擾，這往往被忽略；二是信號線(xiàn)受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線(xiàn)上的外部感應干擾(形成的共模電壓)，這是很?chē)乐氐?。由信號引入干擾會(huì )引起I/O信號工作異常和測量精度降低，嚴重時(shí)將引起元件損壞。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(xiàn)回流，造成邏輯數據變化、誤動(dòng)和死機。PLC控制系統因信號間互相干擾造成I/O模塊損壞相當嚴重，由此引起系統故障的情況也很多；
　　c)來(lái)自不同性質(zhì)的接地和不規范接地的干擾。PLC控制系統的接地線(xiàn)包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。如果各個(gè)接地點(diǎn)的接地電阻不同將造成各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同的接地點(diǎn)存在地電位差，引起地環(huán)路電流以及信號工模干擾，影響系統正常工作。例如電纜屏蔽層一點(diǎn)接地，如果電纜屏蔽層兩端都接地，就存在地電位差，有電流流過(guò)屏蔽層，當發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線(xiàn)電流會(huì )   大。此外屏蔽層接地線(xiàn)和大地有可能構成閉合回路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內會(huì )出現感應電流，通過(guò)屏蔽層與芯線(xiàn)之間的耦合，干擾信號回路；
　　d)來(lái)自PLC相鄰設備的干擾。在PLC的實(shí)際應用中，經(jīng)常與各類(lèi)型號的變頻器配合使用，由PLC的輸出控制變頻器的運行。由于變頻器在工作中處于整流和變頻狀態(tài)，因此在電源中易產(chǎn)生諧波以及在變頻器周?chē)a(chǎn)生電磁干擾波，這些都對PLC產(chǎn)生嚴重的干擾；同時(shí)校平機PLC控制系統也經(jīng)常應用到一些大電流的磁場(chǎng)環(huán)境中，如電弧爐、中頻爐，由于這些設備的電流大且變化劇烈，產(chǎn)生強烈的交變磁場(chǎng)，也對PLC造成嚴重的電磁干擾。