干扰:控制策略（精选7篇）
干扰:控制策略 篇1
随着科技及相关技术的成熟, 电子通信技术现已运用到了众多领域, 综合来看, 无线局域网已实现了大众化, 常见的Wi Fi、蓝牙等会经常遭受外界要素的干扰, 为了实现对其的良好运用, 需要做好对UCN电缆自动系统破配置的检查等, 使得网络信号来源得到确定, 对干扰要素进行抵制, 这对新时期电子通信的运用具有十分重要的现实意义。
1 常见电子通信干扰要素分类及分析
1.1 配置干扰
在当前的电子通信运用中, 基于多方面的原因, 其质量大多会受到硬件及配置的干扰, 这种状况下, 运用时一旦无线局域网出现故障后, 借助网线这一路径, 可实现与无线接入点的连接, 当然, 这种情况下, 无线方式则不可能实现这种连接, 基于此, 利用这种地方方式即可判别其无线接入点存在硬件故障与否。
1.2 硬件干扰
新时期社会发展中, 电子通信质量的重要影响因素之一, 便是硬件干扰, 具体说来, 通信网络发生故障时, 应对系统内硬件出现故障与否进行首要检查, 一故障来自硬件, 势必会严重影响到局域网的运用, 在这之中, 网络连接介质故障和硬件设备故障无疑是其中的常见的故障类型。
2 局域网电子通信干扰要素及控制策略
2.1 蓝牙无线干扰
蓝牙无线与无线局域网共同存在且两种无线模块在统一系统或地点时, 很大程度上会产生信号干扰问题, 又是更是会丢失连接, 在处理此干扰问题时, 一般情况下需要选用调频扩频等方式, 具体说来, 也就是发射数据传输速率为1Mb/s、发射功率为1m W且对应的传输距离为10m, 在此基础上, 将2.4GHz的无线局域网和蓝牙无线置于一个ISM频段实现正常工作, 这样便会使得二者相互干扰, 实现了对问题的解决。对于电子通信相关标准ui宽带而言, 对其能用信道进行规定, 一般分为三个相互不重叠信道, 其对应宽度为5MHz。最高的无线局域网传输速率为11Mb/s以上, 此外, 其对应的室内传输距离为100m, 此外, 若其工作速率处于11Mb/s以下时, 在空中的传播中, 每个数据包需要1ms, 同等情况下, 选用单时隙的蓝牙练级每个数据包仅用625s, 数据包传输期间, 其中发生一个落在无线局域网占据的20MHz信道内, 因为是两个数据包同时传递, 会导致无线局域网信号传输失败, 基于此, 应结合现场实际选信道, 控制蓝牙传输干扰, 也可改变无线局域网每一分组长度, 在此基础上实现对数据包传输中干扰的降低, 并对应地提高干扰存在时的吞吐量。最终使得其受到的干扰得到降低。
2.2 接收机系统干扰
热噪声存在于所有据对零度以上工作电路与系统。可将其看作是无数独立微小电流脉冲的叠加, 其会在一定程度上构成对电子通信的干扰, 我们应选择电概率极限定理对其进行分析, 笔者利用高斯正态分布, 为便于探讨, 将系统中的负载电阻为RL, 在此基础上, 热噪声电流双边谱密度则是St (f) =2k T/RL, 这之中, 的T为热力学温度, k则为玻尔兹曼常数, 具体数值为1.38065005×10-23J/L, 深层计算下, 得出:It2=∫St (f) d (f) = (4k T/RL) B, 从此式中, 可看出负载电阻RL与热噪声均方差为反比关系, 结合此, 在实际接受设计中, 应当针对性选用高阻抗前端, 在接收机带宽与噪声均方差正比关系中, 若要实现对此局域网热噪声的降低, 需从运用的角度出发, 对接收机带宽进行限制。
结合当前的使用情况来看, 滤波器、天线、混合器等是组成无线局域网接收机的主要部分, 所有部件噪声在某种方式共同作用的前提下, 形成了热噪声, 假定系统中存在的热噪声系数为F, 内在噪声源谱密度为 (F-1) k TO, 增益为G, 若部件输入为S (f) , 对应的电路输出则为Y (f) =GS (f) +G (F-1) k To, 这样, 即可确定若存在2个类似部件系统, 将其噪声系数分别定义为F1、F2, 输入噪声为NO, 且G1、G2为其分别的增益, 则第二级输出为G2[ (F2-1) ], 对应的第一级输出与第二级输出为FIGINO, 可将噪声系数确定如下:
2.3 同频干扰
据笔者的调查研究发现, 无线局域网时常会受到周边环境的影响, 这会对用户造成很大困扰, 如全波段干扰、昌盛窄宽带干扰等, 正常使用过程中, 在不同频谱频率宽度及输出功率下, 会出现不同成都的影响, 对应的窄带信号以间歇式的方式影响到了所发射信号的质量, 基于此现状, 为确保发射信号质量, 将干扰降到最低, 首要的便是准确定位干扰源, 针对性对其进行移除, 完成上述操作后, 对无线局域网设备的信号进行正确配置, 进而清理干净局域网内存在的窄带干扰, 据笔者的研究看来, 全波段干扰, 即为网路使用时, 整个使用频率范围全被干扰因素覆盖, 这种现象下, 在进行干扰要素的清除过程中, 需要调整发射频率, 当然也可采用扩频技术, 上述方法外, 也能利用移除产生全波段干扰设备的方法, 形成对干扰要素的处理, 以此来完善对无线局域网的运用。
3 结束语
综上所述, 在当前的发展过程中, 电子通信已在各个领域实现了运用, 本文结合最为场面的无线局域网, 对其使用过程中干扰要素分析的基础上, 提出了针对性控制策略, 以期能为新时期电子通信的更好应用提供有益的参考。
摘要：本文结合对电子通信干扰要素的分析, 对其对应的控制策略进行的积极探讨。
关键词：电子通信,干扰要素,控制
参考文献
[1]汤新龙.浅析电子通信中的常见干扰要素及控制[J].电子技术与软件工程, 2014 (03) :46.
[2]李合菊, 胡尊广.常见电子通信中的干扰要素和对策分析[J].电子测试, 2013 (16) :72-73.
干扰:控制策略 篇2
这种自动化系统可以防止高电压闯进从而损坏PLC控制系统的零部件。利用这种优势, PLC控制系统在自动化领域被广泛运用。实际上, 我们大体上可以将PLC控制系统的工作过程分为三个不同的阶段, 这其中就包括执行用户程序、刷新输出和输入采样, 这三个不同的阶段是以一个扫描周期为基准, 来完成一系列的工作。然而, 整个PLC控制系统的运行实质上就是依靠其CPU按照相应的扫描速度来反复执行三个阶段的工作过程。
由于PLC控制系统在众多领域中都得到广泛运用, 该系统所用到的环境越来越复杂, 它的所要索道的干扰也由此越来越多。
1 PLC控制系统的干扰来源的分析
在发电厂中, PLC控制系统经常被运用到发电厂中, 而电力系统在发电厂里的空间里存在着很强大的电磁场, 加上发电厂存在的高电压、复杂的电流以及发电厂周边很狭小的空间, 这些因素就使得PLC的电缆隔离的效果很差, 最后造成在使用过程中PLC控制系统就会受到很强大的干扰。由于这种干扰作用的存在, 导致了PLC控制系统内部的输入线路会产生强烈的感应电流和电压。假如这种可能发生的话, 将会导致PLC控制系统执行错误的命令, 进而使得其内置程序出现乱码, 以及整个系统装置会停止运行。
PLC控制系统的干扰因素主要来源于干扰信号通过PLC控制系统的输入端产生干扰。但是除了这种干扰因素以外, 还会有通过PLC的电源来侵入这一系统装置从而产生干扰以及这一控制系统自身所引发产生的干扰, 后者这种干扰主要就是由于PLC系统内部的内部各种电路之间和各种元器件之间相互引发的电磁辐射而引起的, 而且这是不可避免的, 总而言之这种自发引起的干扰是非常棘手的。
2 PLC控制系统在电力系统中的抗干扰分析
2.1 选择PLC系统
首先, PLC控制系统考虑的应该是努力满足电力系统的需要, 而不是为了对技术最先进功能设备系统的追求, 这样反而会很盲目从而造成资源的浪费。我们在对PLC控制系统进行选择时要尽量选择那些使用起来相对比较简单、运行成本相对较低、系统的可靠性相对很高以及抗干扰能力好的系统。而在电力系统中使用PLC控制系统要尽量保持这二者是一致的, 利用PLC这种高强度的逻辑处理能力不单只减少人为的操作错误, 还能更好的保障电力系统整体的运行的安全性, 让编程方法能够最终达到统一, 同时能够在备品采购和对系统的管理上使之更为便捷, 而且能够在使用人员的管理培训上也能做到统一进行, 这样才能尽最大可能对PLC控制系统进行最大最优的利用。
2.2 抗干扰的隔离措施分析
上面所提到的电源入侵作为PLC控制系统中一种最常见的干扰状态, 这种干扰状态源于PLC控制系统的仪表供电源头和变送器供电的电源处有一部分是与电气直接相连的。对此我们的措施是采取一些隔离的方法, 这些隔离方法使得整个电力系统的可靠性得以提升, 还适当地减少了运行人员的人为参与, 通过这种隔离措施来抑制分布参数大而分布电容又很小的配电器所用于信号共同使用的变送器和仪表, 目的是尽可能降低对PLC控制系统的干扰。
2.3 PLC控制系统安装时所采取的抗干扰措施分析
在PLC控制系统安装时, 要尽可能达到湿度和温度的要求。并且要远离振动源以及避免污染这些外部环境要求要尽量做到。而且在外部条件满足的时候, 一定要将PLC控制系统安装在密闭性比较好的远离具有强烈震动冲击的封闭室内, 除此之外, 还应该在室内安装空气净化装置, 以确保PLC系统具有良好的使用环境。除了前面提到的对外部环境的控制之外, 在电力系统中的大容量机器启动时, 为了缓解控制线路电压降低的情况, 还应使控制系统的动力线路达到一定的粗度。此外, PLC控制系统如果是用外接的直流电源作为输入电路使用时, 为了确保输入信号的正确性, 就要使用电压稳定的电源。
2.4 对PLC控制系统的输出端口的抗干扰措施的分析
PLC控制系统未来发展的主要方向是提高其可靠性, 要想减少PCL控制系统的负面影响, 在提高抗干扰能力的同时也要重视其在设计、安装以及使用的过程。假如PLC控制系统的断弧能力不是很强且继电器触点很小的时候, 从而发电厂DC220伏电路就只有利用外部继电器驱动PLC控制系统。在PLC控制系统输出量变化不大的情况下, 相比之前, 其选用继电器触点较大, 这样就够避免瞬时过电压和电流造成的不利影响。
2.5 对硬件滤波的抗干扰分析
当在计算机中接入硬件滤波信号时, 应将信号的两极加滤波器来实现信号线与地间的并接电容, 从而来达到减少干扰的目的。
2.6 对软件的抗干扰因素的分析
在进行对于开关量的输入这一过程中, 可以在相同的信号条件下多次读取, 来对延时的软件进行处理, 这样做也就是在进行确认时的延时处理, 最后得到一致的结果之后便可以进行信号的输入了。当然, 由于很多干扰因素是可以预防的, 所以也可以采取在PLC控制系统上输入命令来使驱动的功率增大这种封锁干扰的形式, 而这一做法会产生像火花等问题形成干扰, 所以就可以对着中情况采取封锁干扰的形式。除了这两种方法外, 也可以在信号模拟的过程中利用软件滤波的方式抵抗相应的干扰, 现阶段, 大型的PLC控制系统编程过程中都可以使用DFC的文本编程方式, 在这种方法的指导下, 可以编写复杂的程序就可以达到利用软件滤波所达到相同的效果。
2.7 对接地点的抗干扰抑制分析
专用接地极的方式大多会被采用到PLC控制系统接地的过程中, 安装这种接地极的方式首先要考虑与PLC控制系统保持相应的距离, 而且它的功率也不是很大, 同时它又会产生一定的干扰。如果PLC控制系统的规模过大的话, 就必须由不同单元的接地极构成。为了确保不同单元有相同的点位, 并且不会产生干扰, 所以接地都会采用相同的方法。最后, 在PLC控制系统进行输入和输出系统时应该使用屏蔽电缆, 从而来达到抗干扰的效果。
3 结束语
在宏观和微观的综合考虑下, 我们必须将PLC控制系统自身的各种要求和它所处的电力系统的复杂情况进行分析, 在分析PLC控制系统的各种干扰因素的基础上, 采取相应的抗干扰措施分析以达到减少或杜绝对PLC控制系统的干扰, 发挥这一系统在电力系统中的最大作用, 尽量地提高PLC控制系统的抗干扰能力。现今, 在很多工业生产部门中, PLC系统无法正常使用是由于复杂的外界因素, 这事就应该通过采取隔离措施来将外界的干扰进行隔离, 从而提高PLC控制系统的抗干扰能力。由于PLC系统现在被运用到不同的领域, 所以我们首先应该多进行对此系统的干扰源进行分析, 然后着重提高其抗干扰能力, 才能很好地抵御不同的干扰。
摘要：在文章中, 通过PLC控制的干扰问题的分析, 以便找出干扰原因, 在PLC控制系统中, 以便可以控制干扰源, 从而能够彻底解决PLC抗干扰的问题, PLC系统采用隔离的方法, 来提高它的安装技术, 可提高PLC系统运行的可靠性和稳定性, 从而提高电力系统运行的效率。
关键词：PLC控制系统,干扰源分析,策略
参考文献
[1]王明炎.电力系统中PLC控制系统的抗干扰分析[J].电子世界, 2011 (08) :10-13.
干扰:控制策略 篇3
1、PLC系统内部的干扰
主要由系统内部元件及电路间的相互电磁辐射产生, 如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响, 模拟地对逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
2、导线相互藕合干扰
内部干扰源主要有线路中存在的容性元件引起的寄生振荡;设计时元件布局不合理, 选用的元器件质量较差, 致使内部信号相互窜扰;数字地、模拟地、系统地处理不当等。
3、空间干扰
空间干扰是指大气层发生的自然现象所引起的干扰以及来自宇宙的电磁波辐射干扰。
4、交变磁场干扰
在大功率电机、变压器及有大电流通过的电线, 周围都有较强的交变磁场。交变磁场可在场内的导体中产生感应电动势。
5、电源噪声干扰
在实际工作中, 大功率设备较多。这些设备启动停止时.会在50Hz的电源电压上产生一个高达上千伏的尖脉冲, 在电网中形成强电流干扰。
二、抗干扰措施
(一) 选择抗干扰性能好的设备
1、采用性能优良的电源, 抑制电网引入的干扰
在PLC控制系统中, 电源占有极重要的地位。对于变送器和共用仪表信号供电电源应选择分布电容小、抑制带大 (如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术) 的配电器, 以减少PLC系统的干扰。
2、外部配线抗干扰技术
(1) 电缆的选择和布置。选用屏蔽电缆, 严禁用同一电缆的不同导线同时传送电力电源和信号;避免信号线与动力电缆靠近平行铺设, 以减少电磁干扰。
(2) 输入、输出信号的抗干扰技术。当输入信号源为感性, 输出驱动的负载为感性元件时, 为防止电路断开时产生很高的感应电动势或浪涌电流, 对于直流电路, 应在它们两端并联续流二极管;对于交流电路, 应在它们两端并联浪涌吸收电路以避免与电感产生并联谐振。
3、电源干扰的抑制
PLC控制系统电源, 一般都是220V市电, 市电电网中大的感性负荷或可控硅装置的切投, 很容易造成电压缺口或毛刺。为防止此类干扰, 可以使用隔离变压器衰减高频干扰, 抑制从电源进线窜入的外来干扰信号。
(二) 硬件滤波及软件抗干扰措施
1、屏蔽干扰
(1) PLC机壳屏蔽。一般将机壳与电气拒悬空, 在PLC机壳底板上加装一块等位屏蔽板, 保护地与底板保持一点连接, 以构成等位屏蔽体。使用铜导线, 其截面积不少于l00mm2, 有效消除电磁场的干扰。
(2) 电缆屏蔽有一端和两端屏蔽接地。一般对载送小信号的模拟信号线, 将电气拒内电缆屏蔽体的一端连到屏蔽母体;对数字量信号线, 屏蔽不超出屏蔽母体;数字量信号线的电缆两端接地, 可保证较好地排除高频干扰。
2、光电隔离技术
PLC系统中有大量的开关量和脉冲量输入输出信号, 内部采用了光电隔离器、输出模块中的小型继电器和可控硅等元器件, 以实现对外部开关量信号的隔离.但是, 在现场生产过程中, 因为有诸多高电压电源电缆所产生的磁场存在, 尽管PLC输人线进行了信号屏蔽, 仍难消除掉共模和差模信号的干扰, 造成信号数据采集上的错误。为此, 在PLC的输入端与现场信号间加装了电量隔离器, 以阻断来白现场的开头量和磁场干扰信号。
3、接线安排抗干扰
在PLC系统中, 有许多不同功能的接线, 根据其功能, 其防干扰措施如下:
(1) 电力柜内的接线安排。带屏蔽的模拟量输入信号线与数字量信号线装在同一电缆槽内;只有带屏蔽的220V电源线才能与信号线装在同一槽内;电气拒内进出口的屏蔽一定要接地。
(2) 电气拒外的接线安排。直流和交流电压数字量信号线和模拟量信号线要用各自独立的屏蔽电缆;信号线电缆可与源电缆同装在一缆槽内, 但为改进抗噪性, 最好将它们间隔。
4、软件容错
(1) 延时确认:对于开关量输入, 可采用软件延时20ms, 对同一信号作两次或两次以上读入, 结果一致可确认输入有效。
(2) 封锁干扰:某些干扰是可以预知的, 例如PLC输出命令驱动大功率器件动作, 常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号, 它们产生的干扰信号可能使PLC接收错误的信息。
(3) 软件滤波:对于模拟信号可以采取软件滤波措施, 目前大型的PLC编程大都支持SFC、结构化文本编程方式, 这可以很方便地编制比较复杂的程序, 完成相应的滤波功能。
三、结束语
PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题, 因此在设计安装中应综合考虑系统各方面的因素, 合理有效地抑制干扰。首先既要避免PLC因外部原因而造成损坏, 又要从硬件和软件上双重保险, 以防止PLC万一受到干扰而引的起重大设备事故;其次是要注意积累从事电器设备元件维修和管理的实践经验, 以便及时正确分析、判断、处理外部干扰的原因在工作中具体问题具体分析, 采取对症下药的方法, 以保障PLC控制系统的稳定运行。
参考文献
[1]陈在平、赵相宾:《可编程控制器技术与应用系统设计》, 机械工业出版社, 2002年。
[2]林国容:《电磁干扰及控制》, 电子工业出版社, 2003年。
[3]《Fx系列可编程控制器编程手册》, 三菱公司。
干扰:控制策略 篇4
随着科学技术的发展, PIC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行, 系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各类型PLC, 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强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性, 一方面要求PLC生产厂家用提高设备的抗干扰能力, 另一方面要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视, 多方配合才能完善解决问题, 有效地增强系统的抗干扰性能。因此, 研究PLC控制系统抗干扰信号的来源、成因及其抑制措施, 对于提高PLC控制系统的抗干扰能力及可靠性具有重要的意义。
2 提高系统抗干扰能力措施
抗干扰的措施主要分为两种:一是硬件方面;二是从软件方面。下面逐一对这两个方面进行分析:
2.1 硬件方面
从硬件方面来说, 在设计PLC控制系统时, 通过在正确选择PLC、正确选择接地点, 接地方式、合理配置供电电源和I/O端的接线等措施, 可有效提高系统的抗干扰能力。
2.1.1 PLC的选择
选用PLC时, 要选择有较高抗干扰能力、尤其是外部抗干扰能力以及包括电磁兼容性 (EMC) 好的产品, 如采用浮地技术、隔离性能好的PLC品牌。同时要根据应用的具体环境 (电磁环境) 合理选择PLC, 由于我国采用的是220V高内阻电网制式, 而欧美地区是110V低内阻电网, 我国电网内阻大, 零点电位漂移大, 地电位变化也就大, 工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上, 因而对系统抗干扰能力也就更高, 在国外能正常工作的PLC产品在国内就不一定能可靠运行, 因此在采用国外PLC产品时应按我国的标准 (GB/T13926) 合理选择。
2.1.2 正确选择接地点, 完善接地系统
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。
系统接地方式有:浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言, 它属高速低电平控制装置, 应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响, 装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz, 所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式, 各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大, 应采用串联一点接地方式。
信号源接地时, 屏蔽层应在信号侧接地;不接地时, 应在PLC侧接地;信号线中间有接头时, 屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理, 一定要避免多点接地;多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时, 各屏蔽层应相互连接好, 并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。
2.1.3 电源部分的抗干扰方法
电源变压器是电源部分的主要元件, 为了抑制电网中的干扰, 一般选用隔离变压器, 且变压器容量应比实际需要大1.2~1.5倍左右。在使用中应要求变压器的屏蔽层良好接地, 次级线圈连接线要使用双绞线, 以减少电源线间干扰。对于PLC的控制器电源, 如果条件许可, 还可在隔离变压器前加入滤波器, 此时变压器的初级和次级连接线均要使用双绞线, 这样干扰信号经滤波隔离后可大大减弱, 增强了系统的可靠性。
PLC供电系统可采用如下方式, 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。当某一部分电源出了故障时, 而不会影响其他部分, 如输入、输出供电中断时, 控制器仍能继续供电, 提高了系统的可靠性。
2.1.4 I/O端的接线
输入接线: (1) 输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小, 电压降不大时, 输入接线可适当长些。 (2) 输入/输出线不能用同一根电缆, 输入/输出线要分开。 (3) 尽可能采用常开触点形式连接到输入端, 使编制的梯形图与继电器原理图一致, 便于阅读。
输出连接: (1) 输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中, 可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。 (2) 由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上, 并且连接至端子板, 若将连接输出元件的负载短路, 将烧毁印制电路板。 (3) 采用继电器输出时, 所承受的电感性负载的大小, 会影响到继电器的使用寿命, 因此, 使用电感性负载时应合理选择, 或加隔离继电器。 (4) PLC的输出负载可能产生干扰, 因此要采取措施加以控制, 如直流输出的续流管保护, 交流输出的阻容吸收电路, 晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。
2.2 软件方面
从软件设计方面提高系统抗干扰能力, PLC内部具有丰富的软元件, 如定时器、计数器、辅助继电器等, 利用它们设计一些程序, 可以屏蔽输入元件的误信号, 防止输出元件的误动作, 提高系统的抗干扰能力。
2.2.1 延时控制
控制器的外部开关量和模拟量输入信号, 由于噪声、干扰、开关的误动作、模拟信号误差等因素的影响, 不可避免会形成输入信号的错误, 引起程序判断失误, 造成事故。当按钮、开关作为输入信号时, 则不可避免产生抖动。输入信号是继电器触点, 有时会产生瞬间跳动, 将会引起系统误动作。在这种情况下, 可采用定时器延时来去掉抖动, 定时时间根据触点抖动情况和系统要求的响应速度而定, 这样可保证触点确实稳定闭合 (或断开后) 才执行。
2.2.2 软件滤波
对于模拟信号, 可采用多种软件滤波方法来提高数据的可靠性。连续采样多次, 采样间隔根据A/D转换时间和信号的频率而定。采样数据先后存放在不同的数据寄存器中, 经比较后取中间值或平均值作为当前输入值。常用的滤波方法有: (1) 程序判断滤波; (2) 中值滤波; (3) 滑动平均值滤波; (4) 去极值平均滤波; (5) 算术平均值滤波; (6) 防脉冲干扰平均值滤波。
2.2.3 封锁控制
某些干扰是可以预知的, 例如可编程序控制器的输出命令驱动大功率器件动作, 常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号, 它们产生的干扰信号可能使可编程序控制器接收错误的信息。在容易产生这些干扰的时间内, 可用软件封锁可编程序控制器的某些输入信号, 适当延时, 在干扰消除后, 再取消封锁。
3 结束语
以上的措施, 经若干PLC控制系统现场实际运行表明, 能够消除现场干扰信号的影响, 保证系统的可靠运行。PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题, 因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素, 合理有效地抑制抗干扰, 对有些干扰情况还需做具体分析, 采取对症下药的方法, 才能够使PLC控制系统正常工作。
摘要：随着科学技术的发展, PIC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行, 系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。文章主要论述了PLC在运行过程中所受到的干扰来源, 以及解决这些干扰的一些措施, 另外还对变频器的抗干扰问题进行了一系列讨论。
关键词：PLC控制系统,抗干扰,措施
参考文献
[1]陈宇.可编程序控制器基础及编程技巧[M].广州:华南理工大学出版社, 1999.
[2]陈在平, 赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计[M].北京:机械工业出版社, 2002.
干扰:控制策略 篇5
1 电厂热工控制系统的干扰来源
1.1 漏电阻
漏电阻即绝缘电阻, 其数值主要由电容中通过的漏电流、额定工作电压下直流电压之间的比值确定的。如果漏电阻的数值越小, 则说明漏电情况越严重。而漏电情况的发生与绝缘不良有很大的关系。一些绝缘材料易发生老化、绝缘性能降低, 进而出现漏电加重的情况, 这会对其他信号造成影响, 最终影响电厂热工控制系统的运行。
1.2 公共阻抗
在两个或两个以上的回路中, 如果使用同一个阻抗, 则可能会在公共阻抗的影响下, 在回路之间产生干扰。而当多个电路共同使用统1个电源时, 电源的内阻与汇流条会共同作用形成公共阻抗, 进而对电厂热工控制系统造成干扰。
1.3 静电耦合引入
在电力系统中, 需要平行布置很多控制信号线, 而在平行导线之间分布有电容, 这会形成一定的电抗通道给交变干扰信号, 进而使外部干扰进入的概率大大提升, 增加影响电厂热工控制系统的概率。
1.4 电磁耦合引入
电磁耦合指的是一种感应电势, 它是由电感作用引入的。交变电磁场会在所有交变信号线周围产生和存在。在并行导体之间, 这些电磁场会产生电动势, 进而干扰线路, 且影响电厂的热工控制系统。
1.5 雷击
雷击是在雷雨天气中十分常见的一种自然现象, 如果防雷措施不到位, 则雷击会对很多电力设备和系统造成影响。在雷击的影响下, 电厂热工控制系统周围将会有很大的电磁干扰产生。同时, 这些干扰将会通过各种设备的接地线进入热工控制系统中, 对其造成干扰。
1.6 无线通信设备
随着科技的发展, 越来越多的无线通信设备逐渐出现, 且得到了广泛应用。比如手机、笔记本电脑等设备, 在工作时会产生较强的电磁波, 这些电磁波又会形成一定的交变磁场。在信号线、仪表和仪器等设备中, 交表磁场通过电路耦合效应, 会对电厂热工控制系统造成一定的干扰。
2 电厂热工控制系统中干扰信号的种类
2.1 差模干扰信号
在电厂热工控制系统中, 差模信号干扰指的是在热工控制信号的叠加和串联过程中形成的干扰, 具体如图1所示。
图1中, U1为信号源, U2为差模干扰信号, R为信号源中的内阻。差模干扰信号对电厂热工控制系统的干扰主要是在两个极点的电压之间。此时, 在信号之间, 其电磁场会发生耦合感应, 在电路失衡并向着共模干扰方向转变的同时, 还会产生一定的电压。如果在热工控制信号中电压产生叠加作用, 则会极大地影响电厂热工控制系统的控制功能和测量功能。
2.2 共模干扰信号
电厂热工控制系统中的共模干扰信号主要是在热工控制信号与大地之间产生了一定的电位差。在信号线路感应状态中, 会发生对地电位差、电磁辐射和电网窜入等情况, 且在电厂热工控制系统中产生了电压叠加, 进而对其造成一定的干扰, 具体如图2所示。
图2中, A和B为电厂热工控制系统的两个信号输入端点, Ucm为两个端点之间共有电压的干扰信号。如果A端系统为US+Ucm的对地电压, B端系统为Ucm的对地电压, 则电厂热工控制系统中A和B两端共有的电压为Ucm, 即二者的共模电压。
3 控制对策
3.1 屏蔽系统干扰
屏蔽系统干扰主要是利用金属导体, 将电厂热工控制系统中的电路、信号线等重要部位进行全面包围, 对相应的屏蔽体系进行构建。同时, 还应应用隔离测量的方法, 严密测量系统设备和干扰信号, 进而对电流产生的耦合性噪声进行抑制。在外部电磁场存在的环境中, 可对系统测量信号进行充分保护, 避免其受到电磁场的影响和干扰。因此, 在电厂热工控制系统的运行过程中, 所采用的电缆应具有良好的屏蔽功能, 这样才能在外部电磁场的影响下对系统的控制信号进行有效保护。
3.2 平衡抑制
平衡抑制指的是利用平衡电路。如果有相同的传输信号出现在2条导线中, 同时, 还有相同的干扰电压产生, 则平衡电路就能使干扰电压在导线中形成相对稳定的状态, 从而消除干扰信号, 保护电厂热工控制系统在外部磁场中不受干扰。在电厂热工控制系统的干扰控制中, 平衡抑制是十分重要的手段之一, 同时, 也是十分灵活、有效的方式。因此, 在实际工作中, 应对平衡抑制进行科学、合理的应用。系统中的平衡电路可用双绞线替代, 进而对电厂热工控制系统的外部电磁场干扰进行有效控制, 保证电厂热工控制系统的良好运行状态。
3.3 物理隔离
物理隔离是电厂热工控制系统干扰控制中最基础的措施, 其应用范围十分广泛。应采取科学、有效的方法进行具体设置, 充分引用物理隔离。在设置过程中, 不可出现平行设置的情况。注意严格分离强、弱信号导线, 不能将其放在一起捆扎, 也不能使用同一条电缆。对于动力导线和干扰源信号导线之间的距离, 要在条件允许的范围内尽可能拉大。在穿管进行导线铺设的过程中, 避免使用同一根电导线管对信号线和电源线连接。
同时, 应确保同类测量信号的传递通过芯电缆进行。如果相同的信号在2根导线中传递, 则应保证这2根导线是在同一条电缆中铺设的。同时, 还应避免出现弱电信号回路、强电系统同时与地线连接的情况。如果2根导线的接地线路型号相同, 则应在短接后将其连接至地线。
此外, 在同一个接地网中, 不能同时连接分布式控制系统、电气和防雷, 应在三者之间保持一定的距离, 防止其相互影响。只有这样, 才能对电厂热工控制系统的正常运行进行有力保障。
4 结束语
在当前社会中, 随着城市发展和建设的速度不断加快, 社会对电力能源的要求越来越高。电厂在保证电力供应量的同时, 也要确保电力供应的稳定和安全。在此过程中, 电厂热工控制系统发挥着不可忽视的重要作用, 其安全和稳定将直接影响电厂供电的效果。在实际运行过程中, 电厂热工控制系统易受到外界的干扰而出现故障。因此, 本文细致地研究了对电厂热工控制系统产生影响的干扰来源, 并采取了有效策略进行控制, 确保了电厂热工控制系统的正常运行。
参考文献
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[4]刘瑞强.电厂热工控制系统应用中的抗干扰问题处理[J].产业与科技论坛, 2012 (20) :69-70.
干扰:控制策略 篇6
PLC控制系统是由基于微处理器的各类数字控制设备构成的, 可单独工作, 也可多台联机以网络控制系统的形式工作。PLC不仅具有输入、输出功能, 还具有控制、通信功能。其中, 输入、输出主要通过逻辑信号实现, 辅以模拟信号;控制主要通过逻辑控制、顺序控制实现, 辅以连续控制。
选煤厂PLC控制系统是选煤厂整个控制系统正常运行的基础, 其抗干扰能力 (即稳定性) 是选煤厂安全、高效生产的重要保障。就目前而言, PLC控制系统相关技术已经取得了一定的成绩, 但有些问题仍旧难以完全避免, 它们轻则会引起生产停顿, 重则可能造成整个控制系统瘫痪[1]。
2 选煤厂PLC控制系统干扰源分析
(1) 导线干扰。对于选煤厂而言, 其控制系统需要实现对多个设备的控制。受控设备不仅数量众多, 而且较为分散, 因此, PLC和设备之间往往存在较长的距离, 需要用到较长的信号线或控制线, 加重了复杂敷设环境对导线的干扰作用。 (2) 电源干扰。PLC控制系统大多采用经过降压、整流之后的电网工频交流电源。受电网自身或部分大容量电气设备启停影响, 有可能导致浪涌电压及尖脉冲等问题, 继而引发一定幅度的波动[2]。 (3) 电磁干扰。在选煤厂中, 大电流装置随处可见。该种装置在启动环节或工作过程中, 将会对整个PLC系统产生极大的干扰, 如继电器和接触器相关动作将会形成强烈电磁场, 这些电磁场又会以控制线为突破口入侵控制系统, 最终干扰PLC控制系统。 (4) 在线干扰。PLC控制系统的在线干扰源主要集中在I/O信号通道上。PLC控制系统在实时控制以及数据交换过程中, 伴有开关量信号与模拟量信号的大量输出、输入。这些信号将在不同控制电缆中以双向方式进行传输。某时段, 系统中一旦出现脉冲信号, 那么感应电压干扰信号也会随之在I/O信号通道上产生。这些干扰信号降低了PLC控制系统的稳定性, 进而破坏了PLC控制系统的安全性[3]。 (5) 接地不当干扰。接地处理可以有效提高电子设备的电磁兼容性。接地得当, 一方面能够提高设备的抗干扰能力, 另一方面可以降低设备对外界的干扰;接地不当, 将会引入强烈的干扰信号, 最终导致PLC控制系统难以正常工作。
3 选煤厂PLC控制系统抗干扰整体设计思路
在PLC控制系统设计初期, 应重点考虑以下几方面: (1) 干扰源的抑制; (2) 传播途径的减少; (3) PLC控制系统抗干扰能力的提高。以上3点是选煤厂PLC控制系统抗干扰的整体设计思路, 也是最基本的设计原则。若想做好选煤厂PLC控制系统的抗干扰工作, 一方面要求产品本身具有规定的抗干扰能力, 另一方面要求设备布置、安装乃至运行维护都应合理规范[4]。
4 选煤厂PLC控制系统抗干扰措施
4.1 设备选型
设备选型过程中, 首先应重点考虑设备本身所具备的抗干扰能力, 如设备的电磁兼容性等;其次要结合选煤厂PLC控制系统的抗干扰指标, 如共模抑制比、耐压能力等。选购国外进口设备时, 需要重点考虑国内外电网的异同之处。目前, 我国电网采用的是220 V高内阻电网, 而欧美国家电网采用的110V低内阻电网。在我国, 受电网内阻较大的影响, 零点电位也表现出了较大偏移的特点, 进而造成了低电位的剧烈变化, 所以, 我国选煤厂PLC控制系统所受到的电磁干扰往往是欧美国家的4倍左右。鉴于此, 我国更加重视PLC控制系统的抗干扰问题。在欧美国家可以正常运行的设备, 并不代表在我国也能正常运行, 所以, 选购国外设备时, 一定要结合我国的相关标准, 最终作出恰当的选择[5]。
4.2 预防外部配线干扰
在选煤厂PLC控制系统中, 控制器的接地线、电源线、动力线三者应该隔离开来, 不应共用一根电缆。大电流或高电压的动力线应该和信号线分开配线, 以防对信号的输入、输出造成影响。当长距离配线不可避免时, 信号线的输入、输出最好采用独立的电缆来完成。集成电路的信号线应采用屏蔽电缆, 同时将输入端和输出端作悬空设置及单端接地处理。
4.3 减少电源干扰
可采取如下办法来减少电源干扰: (1) 对变压器作隔离屏蔽处理, 并用其供电。经过隔离屏蔽处理的变压器能有效阻止浪涌电压及尖脉冲的通过, 从而将高频干扰与静电感应的不良影响降到最低。经处理的变压器在原、副两边之间最少需设置多于两层的屏蔽保护。如果是单层屏蔽, 那么将会出现寄生电容的问题, 导致变压器受到工频干扰的影响而无法正常工作。 (2) 对于那些要求严格的系统, 则需安装低通滤波器, 为系统阻挡高频干扰信号的侵扰。安装低通滤波器应注意两点:一是要与微控器系统相匹配, 二是要在隔离变压器之前安装。 (3) 交流电引进线越短越好, 还应将引进接口尽量靠近变压器及低通滤波器, 从而最大程度降低50 Hz信号造成的干扰。 (4) 考虑到微处理器的核心作用, 其所需电源应该采用多级滤波处理, 同时结合集成电压调整器展开相应调整, 从而减少交流电网中常见的过电压及欠电压问题[6]。
4.4 做好隔离
通常在PLC控制系统内部采用光电耦合器或光电可控硅等器件来取得对开关量信号的有效隔离, 在PLC的模拟量模块上通常采用光电耦合器来进行隔离。以上隔离办法, 一方面减轻了外界因素对PLC控制系统的干扰, 另一方面使CPU模块免受外侵高压电的影响。因此, 通常不必在PLC控制系统的外部再加设干扰隔离器。值得一提的是, 若PLC内部隔离措施未达预期的抗干扰效果, 那么需要在开关量信号输入、输出回路上外加继电器来实现对干扰信号的隔离, 从而满足抗干扰要求。
4.5 选择合适的I/O模块
选择I/O模块时, 应结合PLC控制系统的抗干扰问题, 对以下两点予以重点考虑: (1) 如果环境中干扰因素较多, 那么应选用绝缘性能良好的I/O模块; (2) 如果环境中干扰因素较少, 在允许选用非绝缘性I/O模块的同时, 要保证输入、输出信号以及内部电流在非绝缘条件下具有良好的抗干扰性能。
4.6 做好接地处理
做好接地系统, 一方面可以大大提高安全性, 另一方面可以有效抑制干扰。所以, 在选煤厂PLC控制系统抗干扰措施中, 做好接地系统是十分重要的一项工作。系统接地方式主要有3种, 即浮地方式、直接接地方式和电容接地方式。考虑到选煤厂PLC控制系统是一种高速低电平控制装置, 所以建议采用第二种接地方式, 即直接接地方式。受信号电缆分布电容及输入装置滤波的影响, 装置相互之间的信号交换频率通常在1 MHz以下, 因此, PLC控制系统接地线通常采用一点接地以及串联一点接地方式。对于集中布置的PLC系统, 可采用并联一点接地方式, 各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。若装置之间相距较远, 则可采用串联一点接地方式, 用一根较大截面的铜母线 (也可以是绝缘电缆) 将各装置柜体中心的接地点连在一起, 然后把该接地母线与接地极直接相连。接地线一般采用截面22mm2以上的铜导线, 总母线一般使用截面60mm2以上的铜排。接地极的接地电阻应在2Ω以下, 接地极一般选择埋在距离建筑物10~15m的位置, 而且要保证PLC系统的接地点和强电设备接地点的距离在10m以上[7]。
5 结语
如何增强选煤厂PLC控制系统的抗干扰能力是一个系统而复杂的工程。在抗干扰设计中, 应对相关因素进行深入总结与分析, 采取有针对性的措施, 从而最大程度提高PLC控制系统的抗干扰能力。鉴于选煤厂生产环境的特殊性, 有必要对一些干扰因素进行现场确认与具体分析, 从而保证选煤厂PLC控制系统日常工作的正常化、高效化。
[参考文献]
收稿日期:2013-05-02
作者简介:张旭可 (1982—) , 男, 河南许昌人, 助理工程师, 研究方向:工业自动化。
参考文献
[1]刘玄.PLC控制系统抗干扰探议[J].才智, 2012 (35)
[2]杜艳青.选煤厂PLC抗干扰技术应用[J].科技视界, 2012 (22)
[3]李广静.PLC控制系统的抗干扰措施[J].硅谷, 2012 (22)
[4]鲁炳文, 赵亮.PLC控制系统的干扰因素分析与抗干扰措施[J].工业仪表与自动化装置, 2011 (3)
[5]马骥.基于PLC控制系统安全可靠运行措施分析[J].中国新技术新产品, 2011 (17)
[6]黄海.PLC控制系统中干扰信号源分析及抗干扰措施[J].现代企业教育, 2012 (18)
控制系统干扰简析与防范措施 篇7
关键词：干扰,信号,接地,集散控制系统
我国现在企业发展迅速, 促进我国经济的高速发展。企业的发展需要依靠科学技术, 科技水平标志中国国力的具体表现。现在我国化工企业发展也很快, 因为很多化工企业使用了新技术集散控制系统, 采用仪表模式进行自动化控制, 对其功能稳定得到进一步提升, 解决了控制系统干扰问题, 提升了集散控制系统功能。
控制系统的主要内容就是控制系统合理、可靠的系统接地, 完善系统功能的稳定, 系统合理控制是一项技术强的项目, 必须要求操作人员具有一定专业基础, 受到专业的培训, 对控制系统原理, 功能有较强的理解。控制系统的检测和控制要达到一定精度, 提升其性能指标, 比如信号指标, 接地方式, 接地设计等都有充分论证, 合理的使用。控制人员只有做到精益求精才能有效的防控干扰对整套控制系统的影响甚至是对硬件的破坏。
1 集散控制系统接地分类
1.1 保护接地
在集散控制系统接地的目的为人身安全和电气设备安全而设置的一种接地方式。接地是为了在工作过程中, 对于集散控制系统的安全进行保护, 安全保护是非常重要的, 是企业生产中的非常重要环节。凡集散控制系统的机柜、操作台、仪表柜、配电柜、继电器柜等用电设备的金属外壳及控制设备正常不带电的金属部分, 由于各种原因而有可能带危险电压者, 均应作保护接地。当安装在金属仪表盘、箱、柜、框架上的仪表, 与已接地的金属仪表盘、箱、柜、框架电气接触良好时, 可不做保护接地。保护接地是生产过程中起到重要作用, 因此需要根据实际需要进行科学的保护接地。
1.2 工作接地
工作接地是工作过程中的主要工作, 工作接地的是否正确, 关系到整个集散控制系统的安全性, 工作接地是一项重要工作, 必须有专业技术人才进行操作, 提高集散控制系统的安全是最重要的。仪表及控制系统工作接地包括:仪表信号回路接地、屏蔽接地及逻辑地。逻辑地是计算机内部的逻辑电平负端公共地, 也是+5v等的电源输出地。仪表工作接地应采用单点接地, 信号回路中应避免产生接地回路, 如果一条线路上的信号源和接收仪表都不可避免接地, 则应采用隔离器将两点接地隔离开。接地的方式需要专业指导, 符合工程施工标准, 完善施工能力, 全面提高工人素质, 是保障工程质量的关键因素。
1.3 本安系统接地
系统安装接地要根据设计说明书进行, 专业工作人员根据施工标准, 应独立设置接地系统, 接地电阻≤4Ω。本安地的接地系统应保持独立, 与电气地网或其它仪表系统接地网的距离应在5m以上。系统安装完善以后, 需要进行安全的测试, 达到标准以后, 才能进行使用, 保障整个集散系统安全性。
2 集散控制系统的接地原则
2.1 dcs系统设置的接地装置
操作台、打印台、服务器柜:设有保护地螺钉。继电器柜、ups柜、配电柜:设有保护地螺钉。dcs的i/o机柜:设有屏蔽接地汇流排, 保护地螺钉。系统地 (+24v地) 悬浮。仪表柜、手操盘台:设有屏蔽地接地汇流排, 保护地螺钉。安全栅柜:设有屏蔽地接地汇流排, 本安地接地汇流排, 保护地螺钉。
2.2 接地及接地系统的安装要求
集散控制系统对接地的要求远高于常规仪表。各类接地系统、各接地母线之间彼此绝缘。各接地系统检查无混线后, 方可与各自母线和接地极相连。
系统数据高速通路逻辑参考地 (Logic ground) , 要求最高.不同机型有不同要求, 一般不能超过1Ω, 因此必须打接地极。在地下水位很高的地方容易做到, 但在地下水位不高的地方却很因难。尽管困难.也必须要达到小于1Ω的要求, 因此有时要采取一些特殊减小电阻损失的措施。
3 软件抗干扰
以上都是从硬件接地等方面的措施避免干扰对集散控制系统造成的影响, 但在软件安全使用等方面, 提升应用的技术, 完善其功能。软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源, 可靠性高, 功能多样, 使用灵活, 具有许多硬件措施所不具备的优点, 当然它是以牺牲少量的控制系统计算机的运行速度和程序空间来达到抗干扰目的的方法。总体来说集散控制系统抗干扰是一项系统工程, 要软硬兼施, 尽最大可能去避免干扰对控制系统的影响。
总之, 集散控制系统干扰研究, 对于提高化工方面企业的安全生产, 产品生产效率的提升等都有一定的应用价值, 完善工程施工标准, 提高工作中的安全可靠性, 应该先进的科学技术, 提升工作效率, 激活企业生产积极性, 对化工企业提供可靠的技术支持。完善、可靠、正确的接地, 是集散控制系统能够安全、可靠和良好运行的关键。解决干扰问题是一项长期工程, 不是靠一种技术完全能解决, 必须技术不断革新, 提升技术的质量, 完善技术指标, 符合现代化企业发展需要。因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素, 合理有效地抑制干扰, 对有些干扰需做具体分析, 严格按规范进行施工, 并组织电气专业对接地进行严格测试, 保证其符合设计要求。另外, 针对仪表自控系统干扰和安全问题, 要求熟悉现场, 采取综合的措施, 就能在最大程度上保证集散控制系统的正常安全运行。
参考文献
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