《三菱FX系列PLC編程及應(yīng)用》 課件 第九章 PLC系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)

第九章PLC抗干擾性設(shè)計(jì)

*Page1隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于PLC是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的，控制裝置廠家在硬件和軟件上都采用了大量的抗干擾措施，所以一般不需要采取特別的抗干擾措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但隨著工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、自動(dòng)化程度的加深和在強(qiáng)電磁場(chǎng)、強(qiáng)腐蝕、高粉塵、高低溫劇烈變化等惡劣環(huán)境下應(yīng)用PLC的廣泛性，以及用戶對(duì)PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求的進(jìn)一步提高，都要求我們必須對(duì)PLC控制系統(tǒng)的抗電磁干擾、安裝運(yùn)行環(huán)境、冗余設(shè)計(jì)和軟件抗干擾等做進(jìn)一步的研究。因此探討PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。*Page2本章各節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)如下：可靠性定義的基本知識(shí)、可靠性研究的基本內(nèi)容以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)可靠性的影響等內(nèi)容常見(jiàn)的干擾源的類(lèi)型，如何消除干擾源的影響靜電的基本知識(shí)，生產(chǎn)中如何消除靜電的危害*Page39.1PLC控制系統(tǒng)的可靠性PLC控制系統(tǒng)的可靠性通常用平均故障間隔時(shí)間來(lái)衡量。它表示系統(tǒng)從發(fā)生故障進(jìn)行修理到下一次發(fā)生故障的時(shí)間間隔的平均值。導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)輸入給PLC信號(hào)出錯(cuò)的主要原因有以下幾種。傳輸信號(hào)線短路或斷路（由于機(jī)械拉扯，線路自身老化，連接處松脫等），當(dāng)傳輸信號(hào)線出故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)無(wú)法傳送給PLC，造成控制出錯(cuò)。機(jī)械觸點(diǎn)抖動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)雖然只閉合一次，PLC卻認(rèn)為閉合了多次，雖然硬件加了濾波電路，軟件增加微分指令，但由于PLC掃描周期太短，仍可能在計(jì)數(shù)、累加、移位等指令中出錯(cuò)，出現(xiàn)錯(cuò)誤控制結(jié)果?，F(xiàn)場(chǎng)變送器，機(jī)械開(kāi)關(guān)自身出故障，如觸點(diǎn)接觸不良，變送器反映現(xiàn)場(chǎng)非電量偏差較大或不能正常工作等，這些故障同樣會(huì)使控制系統(tǒng)不能正常工作。*Page4導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)的主要原因有以下幾種。控制負(fù)載的接觸不能可靠動(dòng)作，雖然PLC發(fā)出了動(dòng)作指令，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒(méi)按要求動(dòng)作。控制變頻器起動(dòng)，由于變頻器自身故障，變頻器所帶電機(jī)并沒(méi)按要求工作。各種電動(dòng)閥、電磁閥該開(kāi)的沒(méi)能打開(kāi)，該關(guān)的沒(méi)能關(guān)到位，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)能按PLC的控制要求動(dòng)作，使系統(tǒng)無(wú)法正常工作，降低了系統(tǒng)可靠性。要提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性，必須提高輸入信號(hào)的可靠性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的準(zhǔn)確性，否則PLC應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，用聲光等報(bào)警辦法提示給操作人員，盡快排除故障，讓系統(tǒng)安全、可靠、正確地工作。*Page5要提高現(xiàn)場(chǎng)輸入給PLC信號(hào)的可靠性，首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開(kāi)關(guān)，防止各種原因引起傳送信號(hào)線短路、斷路或接觸不良。其次在程序設(shè)計(jì)時(shí)增加數(shù)字濾波程序，增加輸入信號(hào)的可信性。輸入信號(hào)可靠性研究執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性研究設(shè)計(jì)完善的故障報(bào)警系統(tǒng)*Page69.1.1系統(tǒng)安裝及環(huán)境條件設(shè)計(jì)1.環(huán)境條件每種PLC都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時(shí)特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)對(duì)環(huán)境條件要給予充分的考慮。（1）溫度的影響（2）濕度影響（3（振動(dòng)和沖擊的影響（4）周?chē)諝獾挠绊?.安裝設(shè)計(jì)（1）控制柜箱體的設(shè)計(jì)（2）PLC的安裝注意事項(xiàng)*Page79.1.2輸入輸出配線1.輸入信號(hào)的抗干擾設(shè)計(jì)輸入設(shè)備的輸入信號(hào)的線間干擾(差模干擾)用輸入模塊的濾波器可以使其衰減，然而，輸入信號(hào)線與地間的共模干擾在控制器內(nèi)部回路產(chǎn)生的電位差仍會(huì)引起控制器誤動(dòng)作。因此，為了抗共模干擾，控制器要良好接地。2.輸出信號(hào)的抗干擾設(shè)計(jì)在輸出為感性負(fù)載的場(chǎng)合，如電磁接觸器等觸點(diǎn)的開(kāi)合會(huì)產(chǎn)生電弧和反電動(dòng)勢(shì)，從而對(duì)輸出信號(hào)產(chǎn)生干擾。*Page83.輸入輸出信號(hào)漏電流的處理當(dāng)輸入信號(hào)源為晶體管，或是光電開(kāi)關(guān)輸出類(lèi)型時(shí)，當(dāng)輸出元件為雙向，或是晶體管輸出而外部負(fù)載又很小時(shí)，會(huì)因?yàn)檫@類(lèi)輸出元件在關(guān)斷時(shí)有較大的漏電流，使輸入電路和外部負(fù)載電路不能關(guān)斷，導(dǎo)致輸入與輸出信號(hào)錯(cuò)誤。4.沖擊電流的處理PLC內(nèi)晶體管或雙向可控硅(雙向晶閘管)輸出單元一般能夠承受10倍自身額定電流的浪涌電流。若連接類(lèi)似白熾燈等沖擊電流大的負(fù)載時(shí)，必須考慮輸出晶體管和雙向可控硅安全性。*Page95.輸入輸出信號(hào)采用光電隔離措施的抗干擾設(shè)計(jì)用于輸入輸出的隔離用于減少噪聲與消除干擾6.外部配線設(shè)計(jì)外部配線的設(shè)計(jì)關(guān)系到PLC設(shè)備能否穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)時(shí)容易出現(xiàn)信號(hào)誤差，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下規(guī)定。線纜選擇配線距離要求：雙絞線的使用*Page109.1.3接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.PLC控制系統(tǒng)接地的意義2.接地方法系統(tǒng)接地方法*Page119.1.4供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.使用濾波器濾波器和隔離變壓器的接線2.采用分離供電系統(tǒng)（1）采用隔離變壓器的供電系統(tǒng)（2）采用UPS的供電系統(tǒng)（3）雙路供電系統(tǒng)*Page129.1.5冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng)1.冗余控制的類(lèi)型冗余控制的方式在工控領(lǐng)域根據(jù)不同的產(chǎn)品和客戶不同的需求有多種多樣，采用的方式也不盡相同。具體可以分成以下幾類(lèi)：（1）處理器冗余（2）通信冗余（3）I/O冗余（4）電源冗余2.冗余控制的具體方式（1）PLC并列運(yùn)行（2）雙機(jī)雙工熱/后備控制系統(tǒng)（3）表決式冗余系統(tǒng)（4）與繼電器控制盤(pán)并用（5）網(wǎng)絡(luò)冗余*Page13

（1）干擾源來(lái)源（2）來(lái)自空間的輻射干擾（3）來(lái)自系統(tǒng)外引線的干擾（4）來(lái)自電源的干擾（5）來(lái)自信號(hào)線引入的干擾（6）來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾（7）來(lái)自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾*Page149.2PLC控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計(jì)1.硬件抗干擾措施（1）采用性能優(yōu)良的電源（2）輸入輸出保護(hù)（3）電纜選擇的敷設(shè)（4）正確選擇接地點(diǎn)（5）PLC自身的改進(jìn)。2.軟件抗干擾措施在PLC控制系統(tǒng)中，除采用硬件措施提高系統(tǒng)的抗干擾能力外，在軟件設(shè)計(jì)中還可以采用數(shù)字濾波和軟件容錯(cuò)等重要的經(jīng)濟(jì)有效方法，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。（1）提高輸入輸出信號(hào)的可靠性。（2）信息的恢復(fù)與保護(hù)（3）設(shè)置互鎖功能*Page153.故障檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)（1）時(shí)間故障檢測(cè)法（2）邏輯錯(cuò)誤檢測(cè)法4.數(shù)據(jù)和程序的保護(hù)*Page165.軟件容錯(cuò)（1）程序復(fù)執(zhí)技術(shù)（2）對(duì)死循環(huán)作處理（3）軟件延時(shí)（4）在目前現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)不完全可靠的情況下，對(duì)于非嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行的故障信號(hào)，在程序中采取不同時(shí)間的判斷，以防止輸入接點(diǎn)的抖動(dòng)而產(chǎn)生“偽報(bào)警”。若延時(shí)后信號(hào)仍不消失，再執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。（5）在充分利用信號(hào)間的組合邏輯關(guān)系構(gòu)成條件判斷，即使個(gè)別信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)也不會(huì)因錯(cuò)誤判斷而影響其正常的邏輯功能。*Page17靜電預(yù)防靜電的危害1.靜電的危害方式主要有以下三種類(lèi)型：