接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一,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控制器无法正常工作。 PLC控制器的接地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等,接地系统混乱对PLC控制器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,地环电流作用于PLC控制器,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都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层。
此外,屏蔽层、接地线和大地可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内会出现感应电流,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控制器内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC控制器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控制器的逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱、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。
5、来自可编程控制器、人机界面内部的干扰。
主要由可编程控制器、人机界面内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,如元器件间的相互不匹配使用、逻辑电路相互辐射、模拟地与逻辑地的相互影响等。这都属于国产PLC、人机界面制造厂家的设计问题,应用部门虽然无法改变,但选择时要多加考证、比较。
三、可编程控制器、人机界面抗干扰对策
进行具体工程的抗干扰设计时,要选择有较高抗干扰能力的产品,采取抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径和利用软件手段等措施,提高装置和系统的抗干扰能力。
1、采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰。
对于PLC控制器供电的电源,应采用非动力线路供电,直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电。选用隔离变压器,且变压器容量应比实际需要大1.2~1.5倍左右,还可在隔离变压器前加入滤波器。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电,并与主电路电源分开。PLC控制器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以减少外围传感器内部或供电线路短路故障对PLC控制器的干扰。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,UPS具备过压、欠压保护功能、软件监控、与电网隔离等功能,可提高供电的安全可靠性。对于一些重要的设备,交流供电电路可采用双路供电系统。
2、正确选择电缆的和实施敷设,消除可编程控制器、人机界面的空间辐射干扰。
不同类型的信号分别由不同电缆传输,采用远离技术,信号电缆按传输信号种类分层敷设,相同类型的信号线采用双绞方式。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,增大电缆之间的夹角,以减少电磁干扰。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,从干扰途径上阻隔干扰的侵入,要采用屏蔽电力电缆。
3、PLC控制器输入输出通道的抗干扰措施
输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰。为了降低输入信号与大地间的共模干扰,PLC控制器要良好接地。输入端有感性负载时,对于交流输入信号,可在负载两端并接电容和电阻,对于直流输入信号可并接续流二极管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电动势,可采用RC浪涌吸收器。