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探究PLC控制系统应用中的干扰问题

出处:电子发烧友 发布于:2019-02-13 13:52:37 | 469 次阅读

PLC 控制系统作为工业系统中重要组成部分,运行模式与工业化系统作用效果之间存在紧密的联系。在 PLC 控制系统应用过程中很有可能会受到外在因素的干扰,系统出现干扰问题的可能性大大提升。从 PLC 控制系统运行模式的角度出发,全面概述 PLC 控制系统中电磁干扰问题,同时提出 PLC 控制系统抗干扰措施,严格地控制电磁干扰对 PLC 控制系统产生的影响。

1  引言

在对 PLC 控制系统运行模式进行深入研究的过程中,了解到 PLC 控制系统在运行过程中会受到自身运行状态和工作环境的影响,加大 PLC 控制系统运行过程中受到电磁波干扰的可能,这对于 PLC 控制系统实际作用效果也有很大的影响[1]。必须深入分析 PLC 控制系统应用中出现的干扰问题,综合系统各方面因素制定合适的抗干扰措施,控制外在因素对系统的干扰,拓展 PLC 控制系统的应用领域。

2  PLC 控制系统应用中电磁干扰源概述

电磁干扰是 PLC 控制系统应用中最常见的干扰问题,对 PLC 控制系统运行模式有非常严重的影响。因此,在 PLC 控制系统应用中,必须对 PLC 控制系统电磁干扰源实施有效分析,制定合理的抗干扰措施。受电磁干扰源的影响,PLC 控制系统在运行过程中,运行信号发生改变,系统中电磁波紊乱,出现故障的可能性大大提升。在不同条件下,PLC 控制系统在应用中出现的电磁干扰源主要有共模干扰和差模干扰[2]。

对于共模干扰来说,主要是因为 PLC 控制系统运行过程中电磁辐射信号叠加导致的,系统各部位电压存在些许差异,在后期处理时存在一定难度。对于差模干扰来说,主要是因为 PLC 控制系统应用中电磁辐射信号差异过大导致的,如果不能有效处理 PLC 控制系统电磁干扰问题,必然导致 PLC 控制系统紊乱,整体作用效果难以发挥出来,直接影响各项设备运行稳定。

为保证相应管理人员对 PLC 控制系统中电磁干扰源进一步了解,还应对其诱发原因实施有效分析。通过多项分析,了解到 PLC 控制系统电磁干扰的诱发原因表现在自然辐射和人为干扰这两方面。对于自然辐射因素来说,其整体分布较为复杂,在该区域安装 PLC 控制系统时,自然辐射的分布会对PLC 控制系统产生极大的影响。造成 PLC 控制系统运行稳定效果变差,影响 PLC 控制系统实际作用效果。对于人为干扰因素来说,PLC控制系统隔离效果、安装方式和线路排布状态等方面均会影响 PLC 控制系统运行效果。因此在进行 PLC 控制系统安装和运行时,必须保证相关人员对 PLC 控制系统运行模式和作用效果等方面因素有一个全面的了解,制定合理的 PLC 控制系统安装方案,在保证 PLC 控制系统运行稳定性的同时,控制电磁环境对PLC控制系统产生的影响。除此之外不同性质的接地干扰对 PLC 控制系统运行模式也有很大的影响。如果 PLC 控制系统不同接地处涉及的接地电阻值存在差异,必然导致 PLC 控制系统不同区域出现程度不一的电磁干扰。无形中加大 PLC 控制系统电磁干扰处理难度,直接影响 PLC 控制系统实际作用效果。一般来说,长时间运行的 PLC 控制系统,变频器通常会处在整流和变频状态,出现谐波和电磁干扰波的可能性大大增加,从而对 PLC 控制系统运行的稳定性带来伤害。

3  电磁干扰的传播途径和干扰耦合方式

为解决 PLC 控制系统应用中电磁干扰问题,就需要相关人员对 PLC 控制系统电磁干扰传播途径和干扰耦合方式实施有效分析,加深相关人员对 PLC 控制系统电磁干扰问题的掌握力度,为后期电磁干扰问题有效解决提供有效参考依据。

(1)PLC 控制系统电磁干扰传播途径。从 PLC 控制系统电磁干扰诱因与运行模式两个方面进行有效分析,电磁干扰传播途径主要包含传导干扰和辐射干扰这两种[3]。对于传导干扰来说,主要表现在 PLC 控制系统中各类连接线传播效果不佳上。 PLC 控制系统中电源线、控制线和信号线等,在运行过程中会出现一系列信号传播问题,如系统信号丢失,PLC 控制系统就难以稳定运行。甚至,PLC 控制系统中各类连接线在运行时还会受到电源和控制信号的干扰,如果不能有效控制各类信号对连接线的影响,必然导致 PLC 控制系统中各类信号紊乱,直接影响 PLC 控制系统实际作用效果。对于辐射干扰来说,主要表现在 PLC 控制系统在应用过程中受到空间电磁波的干扰,其中雷达及雷电等方式对 PLC 控制系统有非常严重的影响。为此,在 PLC 控制系统运行时,就需要对系统所处环境以及其他方面因素实施有效分析,从而可以有效降低外在因素对 PLC 控制系统的不利影响,强化 PLC 控制系统抗干扰能力。

(2)PLC 控制系统电磁干扰耦合方式。PLC控制系统应用过程中容易受到电磁干扰,需要相关人员对电磁干扰的耦合方式实施有效分析,明确电磁干扰对 PLC 控制系统运行产生的影响。对于 PLC 控制系统电磁干扰来说,涉及的耦合方式有很多,常见的包括电耦合、电阻性耦合和电磁耦合这三种。为此,对这三种耦合方式实施有效分析,确保 PLC 控制系统管理人员对这三种电磁干扰耦合方式有一个全面的了解。对于电耦合,这种耦合方式能够在利用电路电容分布的条件下对电磁干扰实施有效处理,控制电磁干扰与 PLC 控制系统线路的关系,同时能够保障 PLC 控制系统电能的供给。对于电阻性耦合,可以利用 PLC 控制系统在运行时产生电位差,通过电位差抵抗电磁干扰。对于电磁耦合,主要利用环境辐射对电路中各个电气设备实施感应化处理,促使 PLC 控制系统在短时间内产生电动势,在维护 PLC 控制系统运行状态稳定性的同时,使得 PLC 控制系统更好的感知空间电磁辐射产生的干扰,逐步提升 PLC 控制系统作用效果。

4  PLC 控制系统应用中抗干扰措施

PLC 控制系统在运行时会受到多方面因素的干扰,需要相关人员针对 PLC 控制系统运行模式和其他方面因素制定合理的抗干扰问题,全面提升 PLC控制系统应用效果,从而避免外在因素对 PLC 控制系统产生的影响。由于 PLC 控制系统应用中的干扰问题较为复杂,这就需要综合考虑 PLC 控制系统应用过程中常见的干扰问题,制定出合理有效的解决措施。就目前来看,应用于 PLC 控制系统中的抗干扰措施比较多,主要表现在以下几个方面[4]。

(1)PLC 控制系统选型。在 PLC 控制系统应用之前,应结合有关设备运行要求选择合适的 PLC 控制系统,同时应用适当的评测机制对多种 PLC 控制系统的抗干扰能力进行评测,并从中选取抗干扰效果最好的,从而最大限度地避免外在因素对所选 PLC 控制系统产生干扰。一般,PLC 控制系统中电磁兼容性部件能够强化 PLC 控制系统抗干扰能力。也就是说要检测 PLC 控制系统抗干扰能力,可以从电磁兼容性部件运行模式入手。必要时还可以调整电磁兼容性部件运行模式,从而提高 PLC 控制系统抗干扰能力。还需要相关人员利用控制变量法分析PLC 控制系统在不同电流环境中的运行效果,对过度损耗的零部件进行替换。

(2)控制电网及空间对 PLC 控制系统产生的干扰。电网运行模式和空间状态等方面都会对 PLC控制系统应用产生一定干扰问题。为避免这些干扰问题,需要对 PLC 控制系统周边电网运行状态和所处空间变化形式等方面实施有效分析,制定合理控制措施。对于电网干扰,可以从电源拦截的角度入手,明确电网拦截在 PLC 控制系统干扰控制中的作用效果。并在了解电网拦截效果的同时,在 PLC控制系统电源部分设置标准化防雷隔离变压器,将PLC 控制系统应用过程中电压变化控制在规定的范围内。这种方法不仅能够抵抗电源对 PLC 控制系统应用效果产生的影响,还能够减少 PLC 控制系统运行时电能消耗量。在进行电缆安装时,还应考虑动力电缆辐射电磁干扰效果,并对 PLC 控制系统中变频装置运行模式实施有效分析,逐步强化 PLC 控制系统电缆安装控制力度。对于空间干扰控制来说,在 PLC 控制系统运行之前,就需要相关人员对系统所处空间运行状态和其他方面因素实施有效分析,有效解决系统空间中潜藏的问题,从而避免空间状态对 PLC 控制系统应用效果产生的干扰。如果 PLC控制系统运行空间中存在电磁污染的问题,则需要相关人员应用适当的方法处理 PLC 控制系统运行空间中电磁污染问题,转变 PLC 控制系统运行空间中电磁感应现状,使得电测感应对 PLC 控制系统的影响降到最低。对于 PLC 控制系统运行空间电缆敷设状况来说,还应保证空间电缆敷设的合理性,在保证 PLC 控制系统空间电缆敷设连贯性的同时,避免 PLC 控制系统应用过程中出现电缆系统紊乱的现象,从而提高 PLC 控制系统抗干扰能力。

(3)PLC 控制系统硬件滤波与软件抗干扰。在 PLC 控制系统应用过程中,相关人员应对 PLC 控制系统信号变化情况和计算机系统连接形式等方面实施有效分析,同时将 PLC 控制系统电容系统与地面信号线实施有效连接,严格控制 PLC 控制系统应用过程中出现共模干扰问题,以保证 PLC 控制系统滤波器安装信号正负极的合理性。这样不仅能够保证 PLC 控制系统运行的稳定性,还能够在一定程度上抵抗差模干扰对 PLC 控制系统产生的影响。在设计 PLC 控制系统的软件时,也需要加强软件等设备的抗干扰处理能力,从而能够全面加强 PLC 控制系统的可靠性和安全性。可以使用数字滤波采样和工频整形采样等抗干扰措施,这样能够消除周期性干扰现象,防止电位漂移。可以使用信息冗余技术对相应软件标志位进行设计,通过间接跳转方式对软件陷阱等进行设置,从而能够加强软件结构的安全性和可靠性。

(4)强化 PLC 端口抗干扰水平。由于 PLC 控制系统在运行过程中,其端口会受到周边环境和 PLC 控制系统运行模式的影响,系统继电器电压逐渐降低,对于 PLC 控制系统运行安全效果有很大的影响。因此,在进行 PLC 控制系统应用干扰问题研究时,就需要相关人员结合 PLC 控制系统端口状态制定相应抗干扰措施,避免端口在运行过程中受到外在因素的干扰,提高 PLC 控制系统抗干扰能力。例如,PLC 控制系统中继电器电流传输速度过于缓慢,就会导致继电器在 PLC 控制系统中的应用效果有很大的影响。为控制这一现象导致的影响,需要在 PLC 控制系统中选用合适的继电器装置,还应提高 PLC 控制系统端口抗干扰能力,才能保证端口在 PLC 控制系统中的作用效果。另外,在对继电器和 PLC 控制系统进行连接的过程中,应保证 PLC 控制系统与继电器中各个节点之间的一致性,控制继电器在长时间运行过程中出现断弧现象。

5  结语

综上了解到电磁干扰问题对 PLC 控制系统运行效果有非常严重的影响,必须从多个角度出发,分析在 PLC 控制系统应用过程中,电磁干扰问题所产生的影响,明确所出现的电磁干扰问题的原因以及耦合方式,制定一系列系统抗干扰措施,做到严格控制电磁干扰对 PLC 控制系统产生的影响。

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