空间中的辐射电磁场主要由电网、电气设备的瞬态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生。通常称为辐射干扰,其分布极其复杂。如果将plc系统置于射频场,会收到辐射干扰,其影响主要通过两条路径;一是直接辐射到PLC内部,产生电路感应干扰;是PLC通信中对网络的辐射,通信线路的感应引入的干扰。干扰与现场设备布局和设备产生的电磁场有关,尤其是频率。一般通过设置屏蔽电缆和PLC本地屏蔽和高压泄放元件来保护。
(2)系统外部导线的干扰主要通过电源和信号线引入,通常称为传导干扰。这种干扰在中国工业领域比较严重。
(3)电源的干扰实践证明,有很多PLC控制系统的故障是由于电源的干扰引起的。笔者在一次项目调试中遇到过,更换隔离性能更高的PLC电源后问题才得以解决。
PLC系统的正常电源由电网提供。由于电网覆盖面广,会受到所有空间电磁干扰的影响,会在线路上感应出电压和电路。特别是电网内部的变化、开关操作的浪涌、大型电力设备的启停、交流和DC旋转设备引起的谐波、电网的短路暂态冲击等。,全部通过传输线到达电源侧。PLC通常采用隔离电源,但由于其机构和制造工艺的原因,隔离并不理想。实际上,由于分布参数尤其是分布电容的存在,绝对隔离是不可能的。
(4)信号线的干扰。与PLC控制系统相连的各种信号传输线,除了传输有效信号外,总会有外界干扰信号。干扰的途径主要有两种:一是变送器或常用信号仪表的电源连接的电网干扰,这种干扰往往被忽视;第二,信号线受到空间电磁辐射感应的干扰,也就是外界对信号线的感应干扰,这是非常严重的。信号引入的干扰会导致I/O信号工作异常,大大降低测量精度,甚至造成元器件的损坏。对于隔离性能差的系统,还会导致信号之间相互干扰,造成共地系统的总线回流,造成逻辑数据变化,误操作,死机。在PLC控制系统中,由于信号干扰造成的I/O模块损坏相当严重,导致了许多系统故障。
(5)混沌接地系统的干扰。接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。适当的接地不仅可以抑制电磁干扰的影响,还可以抑制设备发出干扰;但是错误的接地会导致严重的干扰信号,使PLC系统无法正常工作。PLC控制系统的接地线包括系统接地、屏蔽接地、交流接地和保护接地。接地系统对PLC系统的干扰主要是由于各接地点电位分布不均匀,不同接地点之间存在地电位差,造成接地回路电流,影响系统正常工作。例如,电缆屏蔽层必须在一点接地。如果电缆屏蔽层的A、B两端都接地,就会产生地电位差,就会有电流流过屏蔽层。出现异常状态,雷击时,接地电流会更大。
此外,屏蔽层、接地线和大地可以形成闭合回路。在变化磁场的作用下,屏蔽层中会产生感应电流,通过屏蔽层与芯线的耦合干扰信号回路。如果系统与其他接地处理混淆,产生的地环流可能会在接地线上产生不均匀的电位分布,影响PLC中逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC的逻辑电压干扰容忍度低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储,造成数据混乱、程序飞散或死机。模拟地电位的分布会导致测量精度的降低,造成信号测量和控制的严重失真和误动作。
(6)来自PLC系统内部的干扰主要是系统中元器件和电路之间的相互电磁辐射引起的,比如逻辑电路之间的相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地和逻辑地之间的相互影响,元器件之间的不匹配等。这属于PLC厂家对系统电磁兼容性设计的内容,比较复杂。作为应用部门,是无法改变的,所以不用考虑太多,而是要选择应用成果多或者测试多的系统。