電磁干擾源以及對校平機(jī)PLC系統(tǒng)電磁干擾的來源

隨著電氣控制技術(shù)的發(fā)展，PLC在工業(yè)自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。自動化系統(tǒng)中所使用的各類PLC，有的集中安裝在控制室，有的安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各機(jī)電設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，受其影響往往會出現(xiàn)死機(jī)、誤動、程序跑飛、數(shù)據(jù)采集偏差大、信號互相干擾、有異常電壓和電流竄入等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象常常是由電磁干擾造成的，從而影響PLC系統(tǒng)的穩(wěn)定，直接影響到工業(yè)企業(yè)設(shè)備的   生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此提高PLC系統(tǒng)的抗干擾能力顯得越來越重要。可以這么說，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)PLC系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵。要提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求在工程設(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視。因此，筆者就PLC在應(yīng)用過程中有關(guān)抗干擾的問題進(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(tǒng)具體應(yīng)用中找出抗干擾的手段和方法。
　　一、干擾源的定義、干擾的代般分類及發(fā)生
　　影響校平機(jī)PLC控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)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(xiàn)象，稱為電磁干擾即干擾源。
　　干擾類型通常按干擾產(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(xù)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上感應(yīng)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(dá)130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)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(tǒng)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，主要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)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(jī)PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源
　　1、來自自然的輻射干擾
　　自然的輻射電磁場主要是由電力電網(wǎng)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視和雷達(dá)等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復(fù)雜。若校平機(jī)PLC系統(tǒng)置于其射頻場內(nèi)，就會收到輻射干擾。
　　2、來自人為的干擾
　　對校平機(jī)PLC控制系統(tǒng)的電磁干擾往往是由人們在工作中由于不合理的選擇設(shè)備和安裝設(shè)備以及不合理的現(xiàn)場施工造成的，其干擾主要來自于以下幾個(gè)方面：
　　a)來自PLC供電電源的干擾。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，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓，尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，如開關(guān)的操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波和電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到PLC電源原邊。PLC電源通常采用隔離電源，但其機(jī)構(gòu)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(shù)特別是分布電容的存在，   隔離是不可能的；
　　b)來自控制信號采集導(dǎo)線的干擾。PLC在應(yīng)用中要采集很多電信號用于控制，在與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線中，除了傳輸?shù)母黝愋畔⒅?，總會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；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾(形成的共模電壓)，這是很嚴(yán)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降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元件損壞。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)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(jī)。PLC控制系統(tǒng)因信號間互相干擾造成I/O模塊損壞相當(dāng)嚴(yán)重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多；
　　c)來自不同性質(zhì)的接地和不規(guī)范接地的干擾。PLC控制系統(tǒng)的接地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)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(tǒng)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，有電流流過屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線電流會   大。此外屏蔽層接地線和大地有可能構(gòu)成閉合回路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路；
　　d)來自PLC相鄰設(shè)備的干擾。在PLC的實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常與各類型號的變頻器配合使用，由PLC的輸出控制變頻器的運(yùn)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圍產(chǎn)生電磁干擾波，這些都對PLC產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾；同時(shí)校平機(jī)PLC控制系統(tǒng)也經(jīng)常應(yīng)用到一些大電流的磁場環(huán)境中，如電弧爐、中頻爐，由于這些設(shè)備的電流大且變化劇烈，產(chǎn)生強(qiáng)烈的交變磁場，也對PLC造成嚴(yán)重的電磁干擾。