消除外部变频源对换辊系统PLCI/O的干扰

李大文

[摘 要]PLC 以其高可靠性， 较强的工业环境适应性在工业领域得到了广泛的应用。但由于强电磁干扰、安装或使用不当等原因， 使其可靠性降低， 甚至损坏。因此采用适当的抗干扰措施变得尤为重要。

[关键词]PLC 干扰 系统故障

中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0005-01

PLC（Programmable Logic Controller）经过几十年的发展， 其功能从单机逻辑控制、逻辑运算拓展到远程多台实时控制等， 目前，PLC 已经成为一种多功能智能化的综合控制设备， 其应用范围也在不断地向高精度、多功能、超稳定方向发展， 如高精度定尺剪切控制系统就是计算机根据采样信号实时向PLC写入或读出数据， 达到控制整条生产线的目的， 高档纺织品面料的印染加工对设备的要求是多单元拖动系统、高精度同步等。广泛而复杂的应用环境不仅要求PLC 的工控功能强大， 而且要求使用者比以往更加注重预防外界干扰。干扰会造成PLC 读入读出数据有误、程序混乱、死机、I/O 模块损坏等故障，甚至会造成非常严重的安全事故， 因此如何高效可靠地使用PLC 、防范干扰已成为一个引人关注的课题。

1、 PLC系统干扰的主要形式

1.1 电源的干扰

PLC系统控制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，空问的辐射电磁场（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、雷达等产生的，通常称为辐射干扰，若P L C系统置于所射频场内，就会收到辐射干扰，而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、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。可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行。

1.2 信号线引入的干扰

与P ID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，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，由此引起系统故障的情况也很多。

1.3 接地系统的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性（E M C）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系统将无法正常工作。

2、抗干扰的措施

2.1 电源干扰的抑制。一般通过设置屏蔽电缆和PLC 局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。选用隔离性能较好的设备、优良的电源、动力线和信号线，走线要更加合理等，对电源变压器、中央处理器、编程器等主要部件，采用导电、导磁性良好的材料进行屏蔽处理，以防止外界干扰信号的影响。电源调整与保护电源波动造成电压畸变或毛刺，将对PLC 及I /O 模块产生不良影响。

2.2信号线引入的防干扰措施。动力线、控制线以及PLC 的电源线和I /O 线应分别配线，隔离变压器与PLC 和I /O 之间应采用双绞线连接。将PLC 的I /O 线和大功率线分开走线，如必须在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。

2.3正确选择接地点，完善接地系统。良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。在PLC 控制系统中，具有多种形式的" 接地"，主要有：（1）信号地。输入端信号元件的地；（2）交流地。交流供电电源的N线；（3）屏蔽地。为防止静电和磁场感应而设置的外壳或金属丝网，通过专门的铜导线将其接入地下。

3 实例分析

连轧机在换辊顺控和手动换辊中，多次出现勾子限位报警，使顺控和换辊无法连续进行，影响生产时间。通过HMI监测发现，勾子开、关两个限位同时有信号，可接近开关的状态却显示正确。经过查找，发现事故的根源是接近开关的线路与工作辊抽出小车电机的线路在同一根卷筒电缆里，因为小车电机是变频电机，所以干扰太大，虽然设计方在设计中考虑到了干扰问题，并在设计中做了用交流220V电源通过接近开关去驱动远程I/O箱内的中间继电器，经过中间继电器的常开点把数字量模块所需要的直流24V电源信号传输给模块，此时，无负载方的接近开关线路应无交流电压。但在实际操作抽出小车电机时，无负载方的接近开关线路却有50V以上的干扰交流电压，并伴有180伏尖脉冲，从而造成继电器线圈瞬间得电，给模块一个错误的信号。致使换辊系统报警，无法顺利正常换辊，使每次换辊时间多出0.25个小时，减少了正常轧钢的时间，导致经济效益大大降低。部领导要求作业区电工尽快用现有的设备配件解决这一干扰问题。

我经过多方查阅资料并进行了近一个月反复实验，确定了最终方案：在现场接近开关后加一个中间继电器，使无负载方的接近开关的线路通过中间继电器的常闭点直接接地，使干扰电压引入地线。经过实践，取得成功。

参考文献：

[1] 方元春.PLC控制系统的干扰与抗干扰措施[J].才智.2010（13）.

[2] 张继军.计算机监测系统的实现及抗干扰措施[J].安阳大学学报.2003（01）.

[3] 吴宏岐.PLC控制系统抗干扰措施[J].陕西广播电视大学学报.2001（03）.