西门子模块6ES7350-2AH01-0AE0安装调试

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PLC控制系统现场应用的抗干扰问题

1引言

随着科学技术的发展，基于plc的自动化系统在工业控制中的应用越来越广泛。plc系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力关系到整个系统可靠运行。自动化系统中所使用的各种类型控制系统，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和设备所造成的恶劣电磁环境中。要提高控制系统可靠性，一方面要求控制系统生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。

2 plc干扰源及对系统的影响

2.1 干扰一般分类

干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130v以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统i/o模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

2.2控制系统中电磁干扰的主要来源

2.2.1空间的辐射干扰

空间的辐射电磁场（emi）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若控制系统系统置于所射频场内，就受到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对控制系统内部的辐射，电路感应产生干扰；二是对控制系统通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和控制系统局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

2.2.2 系统信号的干扰

主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。

（1）来自电源的干扰。实践证明，因电源引入的干扰造成控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的控制系统电源，问题才得到解决。控制系统系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，如开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。控制系统电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，**隔离是不可能的。

（2）来自信号线的干扰。与控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起i/o信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。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、误动和死机。控制系统因信号引入干扰造成i/o模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

（3）来自接地系统混乱的干扰。接地是提高电子设备电磁兼容性（emc）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的，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，使控制系统系统无法正常工作。控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对控制系统系统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，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a、b都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态，如雷击时地线电流将增大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，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，形成干扰信号回路。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，影响控制系统内逻辑电路和模拟电路的正常工作。控制系统工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰影响控制系统的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。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。

设计一个控制系统需要以下六个步骤：

(1)系统设计与设备选型：

1)分析你所控制的设备或系统。plc较主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器、机群或一个生产过程。

2)判断一下你所要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求、选型要求。

3)判断一下你所要控制的设备或系统的复杂程度，分析内存容量是否够。i/o赋值（分配输入输出）。

4)将你所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值，与plc的输入编号相对应（列表）。

5)将你所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值，与plc的输出编号相对应（列表）。

(2)设计控制原理图：

1)设计出较完整的控制草图。

2)编写控制程序。

3)在达到控制目的的前提下尽量简化程序。

(3)程序写入plc：将编好的程序写入可编程控制器。

(4)编辑调试修改程序：

1)程序查错（逻辑及语法检查）。

2)在局部插入end，分段调试程序。

3)整体运行调试。

(5)监视运行情况：在监视方式下，监视控制程序的每个动作是否正确。如不正确返回步骤4，如果正确则作第6步。

(6)运行程序（千万别忘记备份程序）