9326-AD1USS
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PLC与人机界面现场进行具体工程的抗干扰设计时,要选择有较高抗干扰能力的产品,采取抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径和利用软件手段等措施,提高装置和系统的抗干扰能力。
1、采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰。
对于PLC控制器供电的电源,应采用非动力线路供电,直接从低压配电室的主母线上采用线供电。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,还可在隔离变压器前加入滤波器。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。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。PLC控制器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以减少外围传感器内部或供电线路短路故障对PLC控制器的干扰。此外,为保证电网馈电不中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,UPS具备过压、欠压保护功能、软件监控、与电网隔离等功能,可提高供电的安全可靠性。对于一些重要的设备,交流供电电路可采用双路供电系统。
2、正确选择电缆的和实施敷设,消除可编程控制器、人机界面的空间辐射干扰。
不同类型的信号分别由不同电缆传输,采用远离技术,信号电缆按传输信号种类分层敷设,相同类型的信号线采用双绞方式。严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敷设,增大电缆之间的夹角,以减少电磁干扰。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰,从干扰途径上阻隔干扰的侵入,要采用屏蔽电力电缆。
3、PLC控制器输入输出通道的抗干扰措施
输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰。为了降低输入信号与大地间的共模干扰,PLC控制器要良好接地。输入端有感性负载时,对于交流输入信号,可在负载两端并接电容和电阻,对于直流输入信号可并接续流二极管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电动势,可采用RC浪涌吸收器。
输出为交流感性负载,可在负载两端并联RC浪涌吸收器;若为直流负载,可并联续流二极管,也要尽可能靠近负载。对于开关量输出的场合,可以采用浪涌吸收器或晶闸管输出模块。另外,采用输出点串接中间继电器或光电耦合措施,可防止PLC控制器输出点直接接入电气控制回路,在电气上完全隔离。
4、PLC控制器抗干扰的软件措施
由于电磁干扰的复杂性,仅采取硬件抗干扰措施是不够的,要用PLC控制器的软件抗干扰技术来加以配合,进一步提高系统的可靠性。采用数字滤波和工频整形采样、定时校正参考点电位等措施,有效消除周期性干扰、防止电位漂移。采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件保护等。例如对开关量输入信号,采用定时器延时的方式多次读入,结果一致再确认有效,提高了软件的可靠性。
5、正确选择接地点,完善接地系统。
良好的接地是保证PLC控制器可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害,还可以抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制器抗电磁干扰的重要措施。
PLC控制器属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰,应给PLC控制器接上地线,接地点应与动力设备的接地点分开。若达不到这种要求,也必须做到与其他设备公共接地,禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC控制器。集中布置的PLC控制器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。分散布置的PLC控制器,应采用串联一点接地方式。接地极的接地电阻小于2Ω,接地极好埋在距建筑物10~15m远处,而且PLC控制器接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。如果要用扩展单元,其接地点应与基本单元的接地点接在一起。
信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;信号源不接地时,应在PLC控制器侧接地。信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,各屏蔽层应相互连接好。选择适当的接地处单点接地,要避免多点接地。
6、设备选型。
在选择设备时,首先要了解国产PLC生产厂家给出的抗干扰指标,如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等,要选择有较高抗干扰能力的产品,如采用浮地技术、隔离性能好的可编程控制器、人机界面HMI。
可编程控制器、人机界面现场应用时的抗干扰问题,是复杂而细致的。抗干扰性设计是一个十分复杂的系统性工程,涉及到具体的输入输出设备和工业现场的具体环境,要求我们要综合考虑各方面的因素,必须根据现场的实际情况,从减少干扰源、切断干扰途径等方面进行全面的考虑,充分利用各种抗干扰措施来进行可编程控制器、人机界面的设计。才能真正提高可编程控制器、人机界面HMI现场应用时的抗干扰能力,确保系统安全稳定运行。
一套完整的PLC程序,并不仅仅是使系统能够运行起来这么简单,它也需要完整的注释、精良的架构、良好的可扩展性、完备的报警保护系统、运行前的模拟系统。下面就以STEP7的经验和大家分享一下。
一、完整的注释
在自动化领域,控制设备的竞争激烈程度,大家有目共睹,各个大鱼小虾,拼命的宣传自己的产品。可大家忘了,程序也是自己的产品,而作为一件有产品属性的程序,怎么可能不穿衣服,就光秃秃的骑马上阵呢?
程序的注释,起码应该有以下三个方面(STEP7为例):
1、系统注释:整套程序的版权公司和此套程序用途
2、程序块注释:此程序块的主要用途和作者
3、段注释:此段代码的用途
4、变量注释:重要性不再多言
而至于保密性的考虑,我觉得应该再程序的加密算法或者块的加密上考虑,而不应该用减少注释这种小聪明来实现。
二、精良的架构
PLC程序无论控制的是一个设备或者是以一套系统,在程序编写之前都应该按照功能或者区域设计好整个PLC程序系统的结构,尤其是几个人共用一套PLC系统的时候,一般来说结构应包括以下部分:
1、公共组织程序区:OB1、OB35、OB81....等(STEP7)
2、设备功能程序区:一些现成的可以多次调用的程序块,如单向电机、双向电机、模拟量转换
3、公共程序区:通讯功能、模拟量采集、数字量采集
4、功能区:如液压站功能区、入炉辊道功能区、出炉辊道功能区
5、报警功能区:根据需要或者在各个功能区后面,或者单独独立出来
6、数据块区:根据功能,划分成有规律的数据区
一个良好的结构,可以使人很容易看明白整套程序,具备良好的可读性
三、良好的扩展性
许多程序可能在进现场之前都已经编好,但是到了现场,可能还需要添加另外的程序,为了避免打乱整套系统的结构,我们需要在每个功能区预留一定的空间作为备用。
四、完备的报警保护系统
我们的PLC系统往往用于工业环境中,每一次的事故都会造成或大或小的损失,为了做到事故预处理或者在事故中将损失降到小,我们必须重视PLC的报警和保护,在此将其摘出来作为系统的一个重要组成部分。
五、PLC程序模拟系统
为了保证现场的调试进度或者给客户展示,我们往往在进现场之前,要对自己的程序进行全自动的模拟。为此我们需要在程序中加入模拟程序部分,模拟程序部分在正常现场运行之后断开。为了使程序具备模拟功能,需要做以下工作:
1、将实际的PLC I/O点转换为PLC的中间变量或者数据块变量
2、根据工艺要求编写各个设备的模拟程序
ESI 82206C LCA / LASER RAIL / MVBE
DNS BOWL, AIR RING DEVELOP 80B 2-F1-81050
AMAT CONTROLLER, MOTOR SPEED 981006W
SMC NZZX106-UIB990200 SOFT START VALVE MANIFOLD
ASYST 3200-1021-01 ASSY, PORT LOCK, SMIF
AKRION 4567 EFFECTOR, FINGERLESS RIGHT LM
KEITHLEY INSTRUMENTS 9133MPM PCB, MATRIX SWITCH BOARDRE
TEL CS1B02-300900-11 BALL, SCREW CHANGER Z
TEL CS1B02800899-11 BALL, SCREW CHANGER Z
H-SQUARE CORP NFEZQ8 NOTCHFINDER, 8" MANUAL
River Stone 200-085-01 RIVER STONE Router 10/100TX
ION SYSTEMS 91-3210-24V CONTROLLER, FLOWBAR, NILSTAT 32
Teradyne 245031 TRANSFER ARM 1
Teradyne 950-818-09 SATELLITE BOARD # 1
Teradyne CKA58632F BUILT-IN TEST CIRCUIT
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