水廠應(yīng)用中的PLC所受的干擾源主要有電源系統(tǒng)引入的干擾、接地系統(tǒng)引入的干擾和輸入輸出電路引入的干擾三類,。如果PLC的干擾問題解決得不好,,系統(tǒng)將無法可靠運(yùn)行,將會影響到正常供水,。因此,,有必要對PLC應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾問題進(jìn)行探討。主要本文分別討論PLC的三種抗干擾技術(shù),。
2 抗干擾的技術(shù)對策分析
為防止干擾,,可采用硬件和軟件的抗干擾措施,其中,,硬件抗干擾是*基本和*重要的抗干擾措施,,一般從抗和防兩方面入手來抑制和消除干擾源,切斷干擾對系統(tǒng)的耦合通道,,降低系統(tǒng)對干擾信號的敏感性,。
2.1 電源系統(tǒng)引入的干擾
電網(wǎng)的干擾,,頻率的波動,,將直接影響到PLC系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。如何抑制電源系統(tǒng)的干擾是提高PLC的抗干擾性能的主要環(huán)節(jié),。
(1) 加裝濾波,、隔離、屏蔽,、開關(guān)穩(wěn)壓電源系統(tǒng),。
設(shè)置濾波器的作用是為了抑制干擾信號從電源線傳導(dǎo)到系統(tǒng)中,使用隔離變壓器,,必須注意:屏蔽層要良好接地;次級連接線要使用雙繞線(減少電線間的干擾),,隔離變壓器的初級繞組和次級繞組應(yīng)分別加屏蔽層,初級的屏蔽層接交流電網(wǎng)的零線;次級的屏蔽層和初級間屏蔽層接直流端,。
為了抑制電網(wǎng)大容量設(shè)備起停(如送水泵等)引起電網(wǎng)電壓的波動,,保持供電電壓的穩(wěn)壓,可采用開頭穩(wěn)壓電源,。
(2) 分離供電系統(tǒng)
PLC的控制器與I/O系統(tǒng)分別由各自的隔離變壓器供電,,并與主電源分開,這樣當(dāng)輸入輸出供電斷電時,,不會影響到控制器的供電,。如圖1所示。
圖1 分離供電系統(tǒng)圖
2.2 抑制接地系統(tǒng)引入的干擾
PLC系統(tǒng)分為邏輯電路接地和功率電路接地,,有共地,、浮地及機(jī)殼共地和電路浮地等三種方式,。一般采用控制器與其它設(shè)備分別接地方式*好,接地時注意:接地線盡量粗,,一般大于2mm2的線接地;接地點應(yīng)盡量靠近控制器,,接地點與控制器之間的距離不大于50m;接地線應(yīng)盡量避開強(qiáng)電回路和主回路的電線,不能避開時,,應(yīng)垂直相交,,應(yīng)盡量縮短平行走線的長度。
實踐證明,,接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段,,良好的接地方式可在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲的耦合,防止外部干擾的侵入,,提高系統(tǒng)的抗干擾能力,。
2.3 抑制輸入輸出電路引入的干擾
為了實現(xiàn)輸入輸出電路上的完全隔離,,近年來在控制系統(tǒng)中光電耦合得到廣泛應(yīng)用,,已成為防止干擾的*有效措施之一。光電耦合器具有以下特點:先,,由于是密封在一個管殼內(nèi),,不會受到外界光的干擾;其次,由于靠光傳送信號,,切斷了各部件電路之間地線的聯(lián)系;第三,,發(fā)光二極管動態(tài)電阻非常小,而干擾源的內(nèi)阻一般很大,,能夠傳送到光電耦合器輸入輸出的干擾信號就變得很小;第四,,光電耦合器的傳輸比和晶體管的放大倍數(shù)相比,一般很小,,遠(yuǎn)不如晶體管對干擾信號那么靈敏,,而光電耦合器的發(fā)光二極管只有在通過一定的電流時才能發(fā)光。因此,,即使是在干擾電壓幅值較高的情況下,,由于沒有足夠的能量,仍不能使發(fā)光二極管發(fā)光,,從而可以有效地抑制掉干擾信號,。由于光電耦合器的線性區(qū)一般只能在某一特定的范圍內(nèi),因此,,應(yīng)保證被傳信號的變化范圍始終在線性區(qū)內(nèi),。為了保證線性耦合,既要嚴(yán)格挑選光電耦合器,,又要采取相應(yīng)的非線性較正措施,,否則將產(chǎn)生較大的誤差,。
(1) 光電耦合輸入電路如圖2所示。其中圖2(a),、圖2(b)用的較多,,高電平時接成形式,低電平輸入時接成形式,。圖2(c)為差動型接法,,它具有兩個約束條件,對于防止干擾有明顯的優(yōu)越性,,適用于外部干擾嚴(yán)重的環(huán)境,,當(dāng)外部設(shè)備電流較大時,其傳輸距離可達(dá)100~200m,,圖2(d)考慮到COMS電路的輸出驅(qū)動電流較小,,不能直接帶動發(fā)光二極管,所以加接一級晶體管作為功率放大,,需要注意的是圖中發(fā)光二極管和光敏三極管應(yīng)分別由兩個電源供電,,電阻值視電壓高低選取。
圖2 光電耦合輸入電路
(2) 光電耦合輸出電路如圖3所示,。為了得到和輸入同相的信號,,可以采用圖3(a)形式。若要求輸出和輸入反相,,可以接成圖3(b)形式,。當(dāng)輸出電路所驅(qū)動的元件較多時,可以加接一級晶體管作為驅(qū)動功率放大,,其接法如圖3(c)所示,。有時為了獲得更好的輸出波形,輸出信號可經(jīng)施密特電路整形,。
圖3 光電耦合輸出電路
以上兩點是對開關(guān)量輸入輸出信號的處理方法,,而對模擬輸入輸出信號,為了消除工業(yè)現(xiàn)場瞬時干擾對它的影響,,除加A/D,、D/A轉(zhuǎn)換電路和光電耦合外,可根據(jù)需要采取軟件的數(shù)字濾波技術(shù)如中值法,、一階遞推數(shù)字濾波法等算法,。