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PLC系统位移传感器控制现场信号干扰处理方案

浏览次数: 日期:2018-10-10 09:08:07

    随着经济的发展与技术的进步,PLC系统集中控制在工业自动化的应用越来越广泛。基于PLC集中控制的位移传感器控制方案,具有精度高、可靠性高、操作简便等优点,位移传感器、PLC、执行器组成的闭环控制系统具有较强的自适应能力与组织协调能力,可实现精确测量与精密控制,是目前应用最为广泛的位移、物位、液位、角度测控方案。考虑到工业现场电磁环境较为复杂,技术人员预先了解各种干扰因素及处理方法,可提高设计方案的可行性与实用性,减少后期系统调试及维护可能出现的异常状况。

 

PLC系统受外界因素干扰时,常会出现以下故障:

        1、系统指令错误,系统无法正常运作;

        2、位移传感器静止时,数字显示表数值乱跳;

        3、位移传感器正常工作时,PLC采集信号与真实数据难以吻合,且误差大小无规律随机变化。

 

影响PLC系统位移传感器控制方案的主要因素有哪些?

1、来自空间的辐射干扰

    空间辐射干扰主要是由电力网络、电气设备的启停、雷电、无线传输信号、高频感应加热设备等产生的,其分布较广。若PLC控制系统及其传输线缆处于空间辐射产生的强电磁场中,就会对系统传输数据的稳定性产生一定影响。可通过屏蔽电缆、PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护,减小或者消除辐射干扰对PLC控制系统造成的负面影响,提高位移传感器的测控精度与控制效果。

2、来自系统外引线的干扰

    由一个设备中产生的电压或者电流通过电源线、信号线传导并影响其他设备时,电压或电流的变化被称为传导干扰。传导干扰主要通过公共电源线和信号线引入,可分为差模干扰与共模干扰。传导干扰对PLC控制系统影响较大,在国内工业现场较为严重,常用的方法是为干扰源及控制系统传输线缆安装滤波器,阻止传导干扰的传输,降低对位移传感器测控系统的影响。

3、来自电源的干扰

         PLC控制系统的供电电源由电网提供,由于电网覆盖范围广,受到的干扰也就较为严重,尤其是大型电力设备启停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等。PLC电源通常采用隔离电源,可减少来自电源的影响。但无法做到绝对隔离,特别是分布电容的存在,降低了PLC系统电压的隔离性能。

4、来自接地系统混乱引入的干扰

    与PLC控制系统连接的信号传输线缆,除了传输信号之外,总会受到外部干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰。错误的接地,可能会引入严重的干扰信号,使PLC控制系统无法正常工作。地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等,如果各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在电位差,会引起地环路电流,影响PLC内部逻辑电路和模拟电路的正常工作。例如:电缆屏蔽线必须一点接地,如果两端接地就会造成造成地环路电流,当发生雷击等异常问题时,地线电流将更大。逻辑电路受干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储,造成数据混乱、程序跑飞或死机,模拟电路受干扰将导致位移传感器测控系统测量精度下降,严重时可引发误动作,影响系统正常工作。此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合回路,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。

5、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号之外,还会受到外部干扰信号的影响。传输线引入的干扰主要有两种途径:一是通过传感器或采集仪表的供电电源串入的电网干扰;另一个是信号线受空间电磁辐射的干扰。由信号线引入干扰会引起传输信号质量下降,位移传感器控制方案精度大幅降低。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、误动作和死机。

6、来自PLC内部干扰

         PLC内部干扰主要由系统内部元器件及电路间电磁干扰相互影响产生。这与生产厂家对系统结构设计相关,可不必过多考虑。选择品牌产品可减少PLC内部干扰对位移传感器检测数据的影响。

 

解决PLC系统位移传感器控制方案信号干扰的方法主要有:

        1、理想状态下是选用隔离性能较好的设备与优质电源,安装与维护中注意设备动力线和信号线走线、接地合理等。这需要不同设备厂商共同协作才能完成,难度较大,设计成本也会因为对产品的品质要求而升高。

        2、利用信号隔离器(具备信号隔离功能的转换模块)具有较好的抗干扰作用。信号隔离器在自动化控制系统中应用非常广泛,尤其是复杂的工业现场,信号隔离器对各种模拟量信号进行输入、输出、电源三端隔离,是当今自动化控制系统中抗干扰的有效措施。

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