電磁干擾源以及對校平機PLC系統電磁干擾的來源

隨著電氣控制技術的發展，PLC在工業自動化系統中的應用越來越廣泛。自動化系統中所使用的各類PLC，有的集中安裝在控制室，有的安裝在生產現場和各機電設備上，它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環境中，受其影響往往會出現死機、誤動、程序跑飛、數據采集偏差大、信號互相干擾、有異常電壓和電流竄入等現象。這些現象常常是由電磁干擾造成的，從而影響PLC系統的穩定，直接影響到工業企業設備的   生產和經濟運行，因此提高PLC系統的抗干擾能力顯得越來越重要。可以這么說，系統的抗干擾能力是關系到整個PLC系統運行的關鍵。要提高PLC控制系統的抗干擾能力，一方面要求PLC生產廠家提高設備的抗干擾能力；另一方面，要求在工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視。因此，筆者就PLC在應用過程中有關抗干擾的問題進行分析，討論干擾的形成(即干擾源)及對PLC的干擾途徑，從而在PLC系統具體應用中找出抗干擾的手段和方法。
　　一、干擾源的定義、干擾的代般分類及發生
　　影響校平機PLC控制系統的干擾源與一般影響工業控制設備的干擾源一樣，大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些對有用信號造成損害的電磁能量和電磁現象，稱為電磁干擾即干擾源。
　　干擾類型通常按干擾產生的原因、噪聲干擾模式和噪聲波形性質的不同劃分。其中：按噪聲產生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲和高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形性質不同，分為持續噪聲、偶發噪聲等；按噪聲的干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向)電壓迭加所形成。共模電壓有時較大，特別是采用隔離性能差的供電室，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高，有的可高達130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞(這是一些系統I/O模塊損壞率較高的主要原因)，這種共模干擾可分為直流、也可分為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓，這種電壓直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。
　　二、校平機PLC控制系統中電磁干擾的主要來源
　　1、來自自然的輻射干擾
　　自然的輻射電磁場主要是由電力電網、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視和雷達等產生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復雜。若校平機PLC系統置于其射頻場內，就會收到輻射干擾。
　　2、來自人為的干擾
　　對校平機PLC控制系統的電磁干擾往往是由人們在工作中由于不合理的選擇設備和安裝設備以及不合理的現場施工造成的，其干擾主要來自于以下幾個方面：
　　a)來自PLC供電電源的干擾。PLC系統的正常供電電源均由電網供電，由于電網覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓，尤其是電網內部的變化，如開關的操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波和電網短路暫態沖擊等，都通過輸電線路傳到PLC電源原邊。PLC電源通常采用隔離電源，但其機構及制造工藝因素使其隔離性能不理想。實際上，由于分布參數特別是分布電容的存在，   隔離是不可能的；
　　b)來自控制信號采集導線的干擾。PLC在應用中要采集很多電信號用于控制，在與PLC控制系統連接的各類信號傳輸線中，除了傳輸的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源干擾，這往往被忽略；二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾(形成的共模電壓)，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度降低，嚴重時將引起元件損壞。對于隔離性能差的系統，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統總線回流，造成邏輯數據變化、誤動和死機。PLC控制系統因信號間互相干擾造成I/O模塊損壞相當嚴重，由此引起系統故障的情況也很多；
　　c)來自不同性質的接地和不規范接地的干擾。PLC控制系統的接地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。如果各個接地點的接地電阻不同將造成各個接地點電位分布不均，不同的接地點存在地電位差，引起地環路電流以及信號工模干擾，影響系統正常工作。例如電纜屏蔽層一點接地，如果電纜屏蔽層兩端都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發生異常狀態如雷擊時，地線電流會   大。此外屏蔽層接地線和大地有可能構成閉合回路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內會出現感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路；
　　d)來自PLC相鄰設備的干擾。在PLC的實際應用中，經常與各類型號的變頻器配合使用，由PLC的輸出控制變頻器的運行。由于變頻器在工作中處于整流和變頻狀態，因此在電源中易產生諧波以及在變頻器周圍產生電磁干擾波，這些都對PLC產生嚴重的干擾；同時校平機PLC控制系統也經常應用到一些大電流的磁場環境中，如電弧爐、中頻爐，由于這些設備的電流大且變化劇烈，產生強烈的交變磁場，也對PLC造成嚴重的電磁干擾。