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(已结贴)2011-08-23-工控擂台-PLC电源抗干扰措施有哪些? 点击:1850 | 回复:23



cqu_rockwell

    
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发表于:2011-07-27 19:31:26
楼主

PLC电源抗干扰措施有哪些?

 

 

能结合实际例子的回答、原创最多、阐述最全的将得大奖。



下周初结贴,9个最优回帖分别获得20MP、10MP、10MP、10MP、20积分、20积分、20积分、20积分、20积分!

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my_gongkong

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发表于:2011-07-27 23:14:06
1楼
电源干扰主要通过供电线路的阻抗耦合产生的,各种大功率用电设备是主要干扰源。
在干扰较强或者可靠性要求很高的场合,可以在PLC的交流电源输入端加入带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器
具体接线如下图所示:


高频干扰信号主要通过一次、二次绕组间的分布电容传递,因此在一次、二次绕组间加屏蔽层,并将它和铁芯一起接地,可以减少绕组间的分布电容,提高抗共模干扰的能力,屏蔽层应可靠接地。
动力部分、控制部分、PLC、I/O电源线分别配线,隔离变压器与PLC和与I/O电源之间应采用双绞线。系统的动力线足够粗,以降低大容量异步电动机启动时的线路压降。如有条件,可以对PLC采用单独的供电回路,以避免大容量设备启停对PLC的干扰。

chun_cnooc

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发表于:2011-07-27 23:49:48
2楼
控制系统中干扰及其来源

1、 干扰源及一般分类

影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源,即干扰源。

干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中:按噪声产生的原因不同,分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等;按噪声的波形、性质不同,分为持续噪声、偶发噪声等;按噪声干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压迭加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因),这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种干扰叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。
2、 PLC系统中干扰的主要来源及途径

(1)来自空间的辐射干干扰

空间的辐射电磁场(EMI)主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的,通常称为辐射干扰,其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内,就回收到辐射干扰,其影响主要通过两条路径:一是直接对PLC内部的辐射,由电路感应产生干扰;而是对PLC通信内网络的辐射,由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小,特别是频率有关,一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

(2)来自系统外引线的干扰

主要通过电源和信号线引入,通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
(3)来自电源的干扰

PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化,入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源,但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上,由于分布参数特别是分布电容的存在,绝对隔离是不可能的。
(4)来自信号线引入的干扰

与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信息之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。由信号引入干扰会引起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。对于隔离性能差的系统,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、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况也很多。
(5)来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC系统将无法正常工作。

PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将更大。

此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就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。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。
(6)来自PLC系统内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,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。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容,比较复杂,作为应用部门是无法改变,可不必过多考虑,但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
三、主要抗干扰措施

1、采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰

在PLC控制系统中,电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源(如CPU 电源、I/O电源等)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在,对于PLC系统供电的电源,一般都采用隔离性能较好电源,而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源,并没受到足够的重视,虽然采取了一定的隔离措施,但普遍还不够,主要是使用的隔离变压器分布参数大,抑制干扰能力差,经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以,对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器,以减少PLC系统的干扰。

此外,位保证电网馈点不中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能,是一种PLC控制系统的理想电源。
2、电缆选择的敖设

为了减少动力电缆辐射电磁干扰,尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中,采用了铜带铠装屏蔽电力电缆,从而降低了动力线生产的电磁干扰,该工程投产后取得了满意的效果。

不同类型的信号分别由不同电缆传输,信号电缆应按传输信号种类分层敖设,严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敖设,以减少电磁干扰。
3、 硬件滤波及软件抗如果措施

由于电磁干扰的复杂性,要根本消除迎接干扰影响是不可能的,因此在PLC控制系统的软件设计和组态时,还应在软件方面进行抗干扰处理,进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施:数字滤波和工频整形采样,可有效消除周期性干扰;定时校正参考点电位,并采用动态零点,可有效防止电位漂移;采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。

信号在接入计算机前,在信号线与地间并接电容,以减少共模干扰;在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。

对干较低信噪比的模拟量信号.常因现场瞬时干扰而产生较大波动,若仅用瞬时采样植进行控制计算会产生较大误差,为此可采用数字滤波方法。现场模拟量信号经A/D转换后变成离散的数字信号,然后将形成的数据按时间序列存入PLC内存。再利用数字滤波程序对其进行处理,滤去噪声部分获得单纯信号, 可对输入信号用m次采样值的平均值来代替当前值,但井不是通常的每采样。次求一次平均值,而是每采样一次就与最近的m-l次历史采样值相加,此方法反应速度快,具有很好的实时性,输入信号经过处理后用干信号显示或回路调节,有效地抑制了噪声干扰。

由干工业环境恶劣,干扰信号较多, I/ O信号传送距离较长,常常会使传送的信号有误。为提高系统运行的可靠性,使PLC在信号出错倩况下能及时发现错误,并能排除错误的影响继续工作,在程序编制中可采用软件容错技术。
4、正确选择接地点,完善接地系统

接地的目的通常有两个,其一为了安全,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

系统接地方式有:浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言,它属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响,装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz,所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大,应采用串联一点接地方式。用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点,然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于22 mm2的铜导线,总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2Ω,接地极最好埋在距建筑物10 ~ 15m远处(或与控制器间不大于50m),而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。

信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;不接地时,应在PLC侧接地;信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地;多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好,并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。
五、结束语

以上的措施,经若干PLC控制系统现场实际运行表明,能够基本消除现场干扰信号的影响,保证系统的可靠运行。PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题,因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素,合理有效地抑制抗干扰,对有些干扰情况还需做具体分析,采取对症下药的方法,才能够使PLC控制系统正常工作

jingtao

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发表于:2011-07-28 16:24:12
3楼

通过合理配置供电电源、正确选择接地点、接地方式和输人输出配线等措施,可有效提高PLC的抗干扰能力。
     由于PLC本身抗干扰的能力很强,通常只要将PLC电源与系统动力设备分开配线,对于来自电源的干扰,具有足够强的抑制能力。如果遇到特殊情况,电源干扰特别严重时。可采用带屏蔽层的隔离变压器供电,甚至加接线路滤波器,以抑制从交直流电源侵人的常模和共模瞬变干扰,还可抑制PLC内部开关电源向外辐射的噪声。在有较强干扰源的环境中使用PLC,或对PLC工作可靠性要求特别高时。应将屏蔽层和PLC浮动地端子接地。
(1)信号地:是输入端信号元件——传感器的地。
(2)交流地:交流供电电源的N线,通常它是产生噪声的主要地方。
(3)屏蔽地:一般为防止静电、磁场感应而设置的外壳或金属丝网。通过专门的铜导线将其与地壳连接。
(4)保护地:一般将机器设备外壳或设备内独立器件的外壳接地。 为了抑制叠加在电源及输入、输出端的干扰。应对PLC系统进行良好的接地。PLC组成的控制系统常用一点接地。接地线截面积不小于2平方毫米。接地电阻不大于100Ω,接地线最好是专用地线。若达不到这种要求。也可采用公共接地方式。禁止采用与其他设备串联接地的方式。
(5)为防止交流电对低电平信号的干扰。在直流信号的导线上要加隔离屏蔽:不允许信号源与交流电共用一根地线;各个接地点通过接地铜片连接到一起。 屏蔽地、保护地不能与电源地、信号地和其他地扭在一起。只能各自独立的接到接地铜牌上。为减少信号的电容耦合噪声。可采用多种屏蔽措施。对于电场屏蔽的分布电容问题,通过将屏蔽地接人大地可解决。

(6)可采用高导磁材料作外罩。将外罩接人大地来屏蔽。
(7)引线分开PLC电源线、I/O电源线、输入信号线、输出信号线、交流线、直流线都应尽量分开布线。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线。 且后者应采用屏蔽线,并且将屏蔽层接地。数字传输线也要用屏蔽线。并且要将屏蔽层接地。由于双绞线中电流方向相反。大小相等。可将感应电流引起的噪声互相抵消。故信号线多采用双绞线或屏蔽线。
(8)输入、输出信号的防错当输入信号源为晶体管或是光电开关输出类型时,在关断时仍有较大的漏电流。而PLC的输入继电器灵敏度较高。如漏电流干扰超过一定值。就形成了误信号。同样。当输出元件为双向晶闸管或是晶体管输出。而外部负载又很小时。会因为这类输出元件在关断时有较大的漏电流。引起微小电流负载的误动,导致输入与输出信号的错误。在这类输入、输出端并联旁路电阻。以减小PLC输入电流和外部负载上的电流。还有一种方法。就是在PLC输入端加RC滤波环节。利用RC的延迟作用来抑制窜入脉冲所引起的干扰。在晶闸管输出的负载两端并联RC浪涌电流抑制器。减小漏电流的干扰。

(9)可以屏蔽输入元件的误信号。防止输出元件的误动作。提高系统的抗干扰能力。利用PLC内部定时器。屏蔽输入端可能出现的误信号。

esterhong

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发表于:2011-07-29 07:41:53
4楼

主要措施大概有如下几种:1电气柜内接线安排

2电气柜外接线安排

3屏蔽

4抗噪声措施

一品黄山

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发表于:2011-07-29 11:48:03
5楼

一般采取以下措施来解决电源的干扰。

(1)电源的合理处理,抑制电网引入的干扰对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰,还可以在电源输入端串接LC滤波电路。 

 (2)安装与布线

动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线,如必须在同一线槽内,分开捆扎交流线、直流线,若条件允许,分槽走线最好,这不仅能使其有尽可能大的空间距离,并能将干扰降到最低限度。

PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备,不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载,如功率较大的继电器、接触器的线圈,应并联RC消弧电路。

PLC的输入与输出最好分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端或两端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。

(3)正确选择接地点,完善接地系统良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。

#天涯

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发表于:2011-08-05 14:27:32
6楼

1.动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线,如必须在同一线槽内,分开捆扎交流线、直流线,若条件允许,分槽走线最好,这不仅能使其有尽可能大的空间距离,并能将干扰降到最低限度。

2.PLC的输入与输出最好分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端或两端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。● 交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。(3)I/O端的接线输入接线● 输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。

3.输入/输出线不能用同一根电缆,输入/输出线要分开。● 尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。输出连接● 输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中,可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。● 由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上,并且连接至端子板,若将连接输出元件的负载短路,将烧毁印制电路板。● 采用继电器输出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,因此,使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。● PLC的输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制,如直流输出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。

4正确选择接地点,完善接地系统良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个,其一为了安全,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将更大。此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内又会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就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。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。● 安全地或电源接地将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电,可从安全接地导入地下,不会对人造成伤害。 ● 系统接地PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地,叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω,一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起,作为控制系统地。● 信号与屏蔽接地一般要求信号线必须要有唯一的参考地,屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合,也要在就地或者控制室唯一接地,防止形成“地环路”。信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;不接地时,应在PLC侧接地;信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地;多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好,并经绝缘处理,选择适当的接地处单点接点。

5对变频器干扰的抑制变频器的干扰处理一般有下面几种方式:加隔离变压器,主要是针对来自电源的传导干扰,可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。使用滤波器,滤波器具有较强的抗干扰能力,还具有防止将设备本身的干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能。使用输出电抗器,在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射,影响其它设备正常工作。

电仪人生

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7楼

PLC的干扰主要是来自外部

1、控制系统的供电电源 的波动和电源电压的高次谐波的干扰 

2、 其他强电设备的强电耦合

3、附近的大量电器启动的电磁干扰 

4、 信号线绝缘低



防护措施;

阻断干扰入侵的途径,降低系统对干扰的敏感 提高自身的抗干扰能力

其中对电源的处理是最重要的

可以在;PLC交流电源的输入端 加带屏蔽的隔离变压器和低通滤波

低通滤波可以吸收电源中的大部分毛刺

一般情况下,只许隔离变压器就够了.

此外部线也特别重要

动力线和信号线不能在一起走 !

siren

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8楼
现在电源质量好了,除了从低压配电柜直接过来1对或2对电源线外,不需要另外增加抗干扰措施。

ye_w

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9楼
1、通常使用隔离变压器来供电; 2、增加输入隔离器或者变送器 3、增加浪涌保护 4、接地 5、布线原理高压、高频、大电流的设备或装置

QHDTHL

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10楼
PLC电源抗干扰采用措施:加装隔离变压器和加装合乎容量要求的小型UPS(不间断电源),同时保证良好的接地,信号电源采用光耦隔离的24VDC电源。

hjcan

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11楼

大容量电器设备在起动和通电时引起电压降低; 大功率整流设备、 开关模式电源产生大量谐波;大功率电焊机等引起电源电压的剧烈波动. 这些干 扰设备产生的电压扰动通过电源线路的阻抗耦合将干扰 PLC 控制系统的正常工作,为此采用了如下的
抗干扰措施.
a. 滤波和隔离. 针对可靠性要求比较高且干扰较强的场合,在 PLC 交流电源的进线端接入带屏蔽层的隔离变压器和多级滤波器(以往只采用低频滤波器)。

b. 分离配电系统. 将PLC、输入/输出(I/O)、其他设备的电源线分别配线。由各自的隔离变压器供电,并与主回路电源分开,隔离变压器与PLC和与I/O电源之间应采用双绞线连接. 同时,系统的动力线应足够粗,以降低大容量电器设备起动时的线路压降.

c. 使用 UPS 供电. 由于该车间的用电设备多为二级负荷,根据负荷等级要求不能中断供电. 因此采用在线式不间断供电电源(UPS),保证电网断电后不中断对 PLC 控制系统的供电,提高供电的可靠性. 

ye_w

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12楼

记得那时99年的时候,当时使用的ABB的变频器和Siemens的PLC。

 

在变频器没有启动之前,PLC采集的数据一切稳定正常。但只要变频器一起动,尤其是启动加速那段时间,模拟量采集信号跳变,信号非常紊乱。初步分析,是PLC模拟量采集信号受到变频器的干扰。我是按照下面的方式处理的。

1、将所有模拟量信号的屏蔽层重新处理再接好,无效果(我把屏蔽层不接地,呵呵,情况反而好些);

2、在变频器的输入端增加磁环,效果同样不明显;

3、在PLC的电源输入端增加隔离变压器,效果有明显改善,但仍然偶尔跳变;

4、将所有模拟量信号线重新穿镀锌管,并且将镀锌管接地;

5、在变频器输入端增加输入电抗器和滤波器。

 

在增加完4和5之后,信号就很稳定啦,不过那也是需要银子。当然,如果从现在的角度来看,还是设计上要做准备。

比如把PLC与变频器分开在不同的柜体内。

zling

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13楼

(1)电源干扰信号来源

PLC 一般使用220V 交流电源供电,也有些PLC 控制系统使用220V 直流电源供电,可明显减少来自交流电电源干扰,在交
流干扰消失时,也能保证PLC 正常工作。

PLC 控制系统中,电源回路是电磁干扰最容易进入的通道,需采用比其他回路更多的抗电磁干扰措施。电网干扰窜入PLC 控制系统主要通过供电线路的阻抗耦合产生,经过PLC 供电电源、变送器供电电源和与PLC 系统有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入。
另外,各种大功率用电设备所产生的交流磁场也是主要干扰源,尤其电网内部的变化、开关操作产生的涌浪、大型电力设备的启停、交直流传动装置引起的谐波等会对同一个电网的PLC 供电电源造成严重的干扰

(2)电源抗干扰方法

为了抑制电网电压波动及工频干扰,目前一般采用隔离变压器和交流稳压器,并进行滤波,所有屏蔽层均要求良好接地。对PLC 控制系统危害最严重的是电网尖峰脉冲干扰,其幅度大,可达数百伏甚至上千伏,会破坏PLC 控制系统的电源模块,且尖峰脉冲的频谱宽,也会窜入PLC 控制系统的其他单元而造成干扰。下面主要探讨抑制尖峰脉冲干扰的几种方法。

2.1 滤波法
当供电电源高频电磁干扰比较严重时,可在隔离变压器前加滤波器消除电源的大部分高频电磁干扰噪声。单相交流电源噪声滤波器的结构如图1,其中主要使用的元件是共模电感L1、L2 (L1 和L2 同向卷绕相同匝数),差模电感L3、L4,共模电CY1、CY2 和差模电容C X。将此滤波网络放在电源输入处,则L1 和CY1 及L2 和CY2 分别构成交流进线上两对独立端口之间的低通滤 波器,可衰减交流进线上的共模干扰噪声,防止其进入电源设备。L1、L2 线圈接入电路后产生的磁通可相互抵消。L3、L4 与CX 构成交流进线独立端口间的低通滤波器,可抑制差模干扰信号,防止电源设备受到干扰。

 

2.2 隔离法
防止噪声干扰最简单且有效的方法是使用隔离变压器加以隔离。这是由于电源变压器初、次级之间存在分布电容,进入电
源变压器的高频干扰能通过分布电容耦合到二次测,为了抑制噪声,必须在绕组间加屏蔽层,采用隔离变压器可有效地抑制窜 入交流电源中的噪声干扰,提高设备EMC (电磁兼容性)能力。

2.3 吸收法
对电源涌浪电压的干扰可采用压敏电阻、固体放电管或瞬间电压抑制二极管来吸收。压敏电阻或固体放电管可应用于直流和交流电路;单向瞬态电压抑制二极管应用于直流电路;双向瞬态电压抑制二极管应用于交流电路。图2是瞬间干扰抑制(TVS)用于普通电源进线的原理图。采用双向TVS 管,它对电网的尖峰脉冲电压和雷电叠加电压等干扰(超过其额定电压值
UC)都能有效地吸收。

 
3.4 回避法
回避法就是采用专线供电方法,以避免其他设备启停对PLC 的干扰。对大型动力设备集中且干扰很大的现场,应使用独立的供电回路为PLC 控制系统供电。其电源应直接取自配电变压器的二次测,以减少同一电网中其他用电设备对PLC 控制系统供电电源的干扰。

pmcuser

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发表于:2011-08-23 12:44:54
14楼
如果只考虑电源的干扰的话,直接加隔离变压器即可

HOTEAM

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发表于:2011-08-23 13:56:50
15楼

1、使用屏蔽线

2、使用独立的控制电源

3、远离干扰源

bzbh2011

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发表于:2011-08-23 16:51:32
16楼
电源抗干扰的基本途径有以下几点:
(1)采用交流稳压器。当电网电压波动范围较大时,应使用交流稳压器。若采用磁饱和式交流稳压器,对来自电源的噪声干扰也有很好的抑制作用。
(2)电源滤波器。交流电源引线上的滤波器可以抑制输入端的瞬态干扰。直流电源的输出也接入电容滤波器,以使输出电压的纹波限制在一定范围内,并能抑制数字信号产生的脉冲干扰。
(3)在要求供电质量很高的特殊情况下,可以采用发电机组或逆变器供电,如采用在线式UPS不间断电源供电。
(4)电源变压器采取屏蔽措施。利用几毫米厚的高导磁材料(如坡莫合金)将变压器严密的屏蔽起来,以减小漏磁通的影响。
(5)在每块电源与地之间并接去耦电容,即5~10uF的电解电容的一个0.01~0.1uF的电容,这可以消除电源线和地线中的脉冲电流干扰。
(6)采用分立式供电。整个系统不是统一变压、滤波、稳压后供各单元电路使用,而是变压后直接送给各单元电路的整流、滤波、稳压。这样可以有效地消除各单元电路间的电源线、地线间的耦合干扰,又提高了供电质量,增大了散热面积。
(7)分类供电方式。把空调、照明、动力设备分为一类供电方式,把微机及其外设分为一类供电方式,以避免强电设备工作时对微机系统的干扰。

涛声依旧

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发表于:2011-08-23 17:04:47
17楼
有没有变频器干扰模拟量的问题?

welfare87

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发表于:2011-08-23 19:13:18
18楼

       1、电源的合理处理,抑制电网引入的干扰对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减  少设备与地之间的干扰,还可以在电源输入端串接LC滤波电路。

      2、安装与布线

       动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线,如必须在同一线槽内,分开捆扎交流线、直流线,若条件允许,分槽走线最好,这不仅能使其有尽可能大的空间距离,并能将干扰降到最低限度。

        PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备,不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载,如功率较大的继电器、接触器的线圈,应并联RC消弧电路。

         PLC的输入与输出最好分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端或两端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

       交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。

       3、I/O端的接线输入接线

       输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。

        输入/输出线不能用同一根电缆,输入/输出线要分开。

        尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。

        输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中,可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。

         由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上,并且连接至端子板,若将连接输出元件的负载短路,将烧毁印制电路板。

        采用继电器输出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,因此,使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。

         PLC的输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制,如直流输出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。

        4、正确选择接地点,完善接地系统良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个,其一为了安全,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将更大。此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内又会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就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。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。

       安全地或电源接地将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电,可从安全接地导入地下,不会对人造成伤害。 

        系统接地PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地,叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω,一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起,作为控制系统地。

       信号与屏蔽接地一般要求信号线必须要有唯一的参考地,屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合,也要在就地或者控制室唯一接地,防止形成“地环路”。信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;不接地时,应在PLC侧接地;信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地;多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好,并经绝缘处理,选择适当的接地处单点接点。

     5、对变频器干扰的抑制变频器的干扰处理一般有下面几种方式:加隔离变压器,主要是针对来自电源的传导干扰,可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。使用滤波器,滤波器具有较强的抗干扰能力,还具有防止将设备本身的干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能。使用输出电抗器,在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射,影响其它设备正常工作。

零下二度

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发表于:2011-08-23 21:34:11
19楼
1.采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰。
在PLC控制系统中,电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源(如CPU电源、I/O电源等)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在对于PLC系统供电的电源,一般都采用隔离性能较好的电源,而对于变送器供电电源以及和PLC系统有直接电气连接的仪表供电电源,并没受到足够的重视。虽然采取了一定的隔离措施,但普遍还不够,主要是使用的隔离变压器分布参数大,抑制干扰能力差,经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器,以减少PLC系统的干扰。
此外,为保证电网馈电不中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,提高供电的安全可靠性。而且UPS还具有较强的干扰隔离性能,是一种PLC控制系统的理想电源。
2.正确选择电缆的和实施敷设。
为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰,笔者在某工程中采用了铜带铠装屏蔽电力电缆,降低了动力线产生的电磁干扰,该工程投产后取得了满意的效果。
不同类型的信号分别由不同电缆传输,信号电缆应按传输信号种类分层敷设,严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敷设,以减少电磁干扰。
3.硬件滤波及软件抗干扰措施。
信号在接入计算机前,在信号线与地间并接电容,以减少共模干扰;在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。
由于电磁干扰的复杂性,要根本消除干扰影响是不可能的,因此在PLC控制系统的软件设计和组态时,还应在软件方面进行抗干扰处理,进一步提高系统的可靠性。常用的一些提高软件结构可靠性的措施包括:数字滤波和工频整形采样,可有效消除周期性干扰;定时校正参考点电位,并采用动态零点,可防止电位漂移;采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件保护等。
4.正确选择接地点,完善接地系统。
接地的目的通常有两个,一为了安全,二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
系统接地有浮地、直接接地和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言,它属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响,装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz,所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大,应采用串联一点接地方式,用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点,然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于22mm2的铜导线,总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2Ω,接地极最好埋在距建筑物10~15m远处,而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。
信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;不接地时,应在PLC侧接地;信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地。多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好,并经绝缘处理,选择适当的接地处单点接地。

jiaoanpeng

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发表于:2011-08-23 22:11:32
20楼

现在的PLC电源大都设计了宽电压波动范围以此来适应外网电压的波动能力,有的达到了120—230V之间的适用范围,而且内部也有各种滤波电路可以消除电网的谐波干扰,因此对于大多数情况下都能够输出一个稳定的电源供PLC安全用电。

工业应用中为了进一步确保PLC供电系统的安全,使用了多种手段来消除各种干扰对电源的影响,其主要是电源模块供电的稳压措施,PLC供电模块所带负载的配置,电源模块自身的运行保证。

电源模块供电的选择,为了防止外网造成电源模块供电电压的大幅度波动,其供电电源引取都尽量避开大电流用电设备比如各种大型电机、变频器、配电柜及频繁启动的电器设备,最好使用单独的配电柜或者用电负荷较平稳的配电柜中引出。如果条件允许最好使用UPS稳压电源来对电源模块供电,如果没有UPS则可以使用稳压隔离变压器以此来减少配电柜中各种用电设备对供电的冲击。

供电负载的配置,虽然现在的PLC模块负载能力大增,PLC模块也都具有配电输出功能,但为了保证PLC系统供电安全性,特别是现场有大功率的继电器、电磁阀、现场仪表或者启动频繁的用电仪表会对模块的供电产生冲击,因此现场仪表的配电最好单独选用稳压电源,其电源模块只单独对PLC系统供电,在对PLC系统配电中其电源分配最好做到均匀布线,以此来减少电源模块输出的不平衡。

电源模块自身运行的抗干扰措施,电源模块是一个电子器件和其它电子产品一样受外界干扰严重,各种电磁干扰、噪声和震动都会对其内部器件产生影响,因此要最大限度的把干扰源屏蔽掉,对于电磁干扰最好的方法就是远离干扰源这就要求PLC控制柜要远离各种配电柜及各种大功率用电设备,PLC控制柜要做好屏蔽和接地措施,PLC控制柜安装底座要结实接地要良好。此外影响电源模块稳定运行的另一个因素是环境温度,每个电源模块都有一个温度使用范围,怎样降低控制柜内的环境温度,使电子器件工作在最佳状态是保证用电安全的重要环节,此外还要保证电源模块带负载能力不能超限,使其内部器件工作在最佳状态,也是保证PLC用电安全的重要措施。


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