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PLC控制系统在供电系统的设计原则及配电技术探究

PLC控制系统在供电系统的设计原则及配电技术探究

点击数:7766 次   录入时间:03-04 11:44:18   整理:http://www.55dianzi.com   电力配电知识

  工业现场严重的干扰,会通过工控电源对工控系统造成严重危害,供电系统设计的好坏直接影响到控制系统的可靠性。对于应用PLC的工控系统,在设计供电系统时应考虑下列因素:供电与接地系统的合理设计;电源系统的抗干扰性;外部设备失电时不应影响PLC的供电,控制系统不允许断电的场合供电电源的冗余等。

    1 供电设计与接地

    虽然PLC本身允许在较为恶劣的供电环境下运行,但在实际的控制中,设计一个合理的供电与接地系统,仍是保证控制系统正常运行的重要环节。

    1.1 供电设计

    在一般情况下,为PLC供电回路是AC220V,50HZ普通市电。因此,应考虑电网频率不能有很大的波动,在供电网络上也不应有大用电量用户反复起停设备,以免造成较大的电网冲击。为了提高整个系统的可靠性和抗干扰能力,为PLC供电的回路可采用分回路供电装置、隔离变压器、交流稳压器、UPS等设备。

    1.2 接地处理

    在以PLC为核心的控制系统中,有多种接地方法。为了安全使用PLC,应正确区分数字地,信号地、模拟地,交流地、直流地、屏蔽地、保护地等接地方法。在工程施工时,应很好地连接地线,一般应遵循以下几项原则:

    一是,采用专用接地或共用接地的接地方式。注意不能使用串联接地的方式。二是,交流地和信号地不能使用同一根地线。

    三是,屏蔽地和保护地应各自独立地接到接地铜排上。

    四是,模拟信号地、数字信号地、屏蔽地的接法,应按PLC《操作手册》的要求连接。

    2 电源的配电方式

    2.1 分相供电方式

    由于很多干扰是由电源线引入的,因此在供电线路配置上应把干扰大的设备与测控装置分开由不同的相线供电,最好直接从配电室用屏蔽电缆分别引出两相供电,这对消除干扰有利。

    2.2 测控装置与动力设备分别供电方式

    微机测控系统中的被控设备(如交流电机,变流装置、电磁阀,加热器等)所用的交流电源的容量大,各种负载变化的影响大,干扰严重,而且不对称负载时,中性点往往发生较大的偏移。测控装置使用的交流低压电源容量小,但要求电压尽量稳定,干扰尽量小。因此,两种电源不宜合一供电,可以采用以下两种供电方式。

    一是,配电箱分开供电。当测控装置较少且集中时,可直接从工厂或车间主配电箱敷设专用电缆向电子控制电源配电箱配电,该配电箱专用来向PLC测控系统供电,不可带任何动力负载。而动力负载,包括微机室的空调装置等,应从动力配电箱供电。即应该避免从动力配电箱向PLC及其他电子设备装置供电。

    二是,电源变压器分开供电。当电子控制装置较多时,可配备专用的电子控制装置变压器。无论变流还是直流供电,都必须注意空气断路开关的分层设置和容量的大小,防止出现越级跳闸引起更大面积断电的情况。

    2.3 电源功率容量

    为了使测控装置能适应负载较大范围变化和防止通过电源造成的内部干扰,整机电源必须留有较大的储备量,并有较好的动态特性。当然,电源容量增加太多,势必会造成体积过大,成本增加,一般应选取0.5~1倍裕量。

    3 电源系统的隔离技术

    3.1 交流供电系统的隔离

    由于交流电网中存在着大量的谐波,雷击浪涌,高频干扰等噪声,所以对由交流电源供电的控制装置和电气设备,都应采取抑制来自交流电源干扰的措施。为了将测控系统和供电电网电源隔离开,消除因公共电阻引起的耦合,减少负载波动的影响,同时也为了安全,常常在电源变压器和低通滤波器之前增加一个1:1的隔离变压器。

    目前,国外已研制成功了专门抑制噪声的隔离变压器(简称NCT),这种变压器既能切断共模噪声电压,又能切断差模噪声电压,是比较理想的隔离变压器。

    3.2 直流供电系统的隔离

    隔离直流电源的方法是使用DC-DC变换器,利用DC-DC变换器对被光电隔离器隔离的单元进行供电的电路,光电隔离器的输人回路和输出回路的供电系统电源被隔离,这样可以较好地提高系统对电磁干扰的抑制能力。

    当控制装置和电气设备的内部子系统之间需要相互隔离时,它们各自的直流供。电电源间也应该相互隔离。

    4 电源的冗余技术

    4.1 双交流电源冗余

    为了提高供电系统的可靠性,交流供电最好采用双路冗余供电,两路电源分别引自不同的变电站(所),当一路供电出现故障时,要能自动切换到另一路供电。

   4.2 采用用UPS的冗余设计

    不间断电源UPS是计算机的有效保护装置。UPS虽然可靠性很高,但由于供电条件的变化,UPS本身电器装置的老化,个别元件过早失效等都会引起UPS故障。由于PLC控制系统属于整个设备系统的心脏,为了保证其稳定及高可靠的工作,可采用UPS双机热备份,即UPS冗余技术,把备用机(2#UPS)的输出端接至主机(1#UPS)的。旁路电源”输入端,而两台uPs的交流电源输人端可接至同一市电电源。热备份机的结构可确保负载设备不会在市电停电时因主机故障而断电。以确保负载设备不会产生数据丢失,设备损坏、系统崩溃等问题。

    4.3 双直流电源冗余

    采用两个直流电源经过二极管并接的方法,可以提高直流供电系统的可靠性。当一个直流电源出现故障时系统仍能继续工作。这时,要注意选用两个独立的,导通电压很接近的二极管·否则,当出现一个二极管故障时无法进行处理,而且还会造成两个电源负荷不均匀的情况。

    5 结语

    PLC控制系统的供电设计技术在系统可靠性设计中占有重要地位,在实际设计中应根据应用系统的具体特点和应用环境的具体条件,全面、合理地考虑系统的要求,从总体上灵活地选择行之有效的供电技术来提高控制系统的可靠性。


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