基于PLC控制系统的抗干扰研究

科技信息 OIT论坛o 2009年第25期 基于PLC控制系统的抗干扰研究 陈辉邵 林 (连云港职业技术学院江苏连云港222000) 【摘要】随着自动化控制技术的发展，PLC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企业的 安全生产 安全生产管理档案一煤矿调度员先进事迹安全生产副经理安全生产责任最近电力安全生产事故安全生产费用投入台账 和经济 运行。其抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。本文从硬件和软件研究提高PLC控制系统抗干扰能力的方法和 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 【关键词】PLC；-控制系统；抗干扰；硬件；软件 0．引言 可编程控制器(PI固是以微处理器为基础，综合微型计算机技术、 自动化技术及通信技术．面向控制过程，适应工业环境，操作方便的数 字式电子装置。就PLC本身来说．在设计和制造过程中厂家已采取了 多层次的抗干扰措施。具有一定的稳定性和可靠性，但由于PLC的应 用场合越来越广，应用环境也越来越复杂，所受的千扰也就越来越多。 如来自电源波形的畸变；现场设备产生的电磁干扰等各种形式的干扰 对它将会造成很大影响。因此探索PLC控制系统的抗干扰措施对提 高PLC控制系统的抗干扰能力及可靠性具有重要作用。 1．PLC抗干扰的硬件措施 1．1PLC的供电电源 电源波动造成的电压畸变或毛刺．将对PLC及I／0模块产生不良 影响。为r抑制干扰，保持电压稳定，常采用以下几种抗干扰方法： 1．1．1使用隔离变压器衰减从电源进线的 高频r扰信号，输入、输出线应用双绞线以抑制共模干扰。其屏蔽 层接地方式不同，对干扰抑制的效果也不一样。一般做法是将初、次级 屏蔽层均接地。 1．1．2用低通滤波器抑制高次谐波。低通滤波器的内部电容上：电 感组合方式不同．其高次谐波的抑制效果也有一定区别。另外其电源 输入、输出线应分隔开，屏蔽层应可靠接地。一般是在电源系统中既使 用滤波器又使用隔离变压器。 1．2PLC的接地 良好的接地足PLC安会可靠运行的重要条件，PLc一般应与其它 设备分别采用各自独立的接地装置，如果实在做不到。也可以采用公 共接地方式，町与其它弱电设备共用一个接地装置。 1．3安装与布线 1．3．1PLC不能与高压电器安装在同一个开关柜内。控制柜应远 离强干扰源如大功率硅整流装置和大型动力设备等。 1．3．2动力线、控制线以及PLC的电源线和l∞线庇分别配线。并 保持一定距离。如不得已在同一个槽内布线应使用屏蔽线；隔离变压 器与PLC和!／O之问应采用双胶线连接。 1．3．3PLC的输入与输出最好分开走线．开关量与模拟量也耍分 开敷设。 1．3．4P比基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单独 敷设．以防止外界信号的干扰；交流线和直流线不要用同一根电缆，输 出线应尽鼍远离高压线和动力线。避免并行。 1．4输入接口部分 1．4．1当输入电源为交流电时．且输入元件为感性器件。或者输入 线过长(一般超过30m)，由于感应电势的干扰，即使没有输入信号，也 可能引起误动作，因此要在输入点S两端并联RC电路。以降低异常 感应电动势。如图l所示。 S 图1 1．4．2当输入电流为直流时，输入触点是行程开关、按钮等开关元 件S，但为了显示，并联有发光二极管和相应电阻，所以在S断开时， 也会流有电流。当这个电流超过PLC的额定输入工作电流阈值时，就 会引起误动作。因此要并联旁路电阻R。通过分流使输入电流减小，就 可以避免误动作。如图2所示。 s’大 图2 1．4．3当输入电源为直流．触点S与发光二极管串联时。为了使发 光二极管能够点亮，也应加一个并联电阻R。 1．4．4当町编程控制器输入电源是直流．而输入元件是感性器件 时，需在输入端反向并联一个二极管，以抑制反电动势。 1．5输出接门部分 1．5．1PLC的输出为晶体管输出方式时．阻断状态也有漏电流流 过。为了避免对负载的影响，町在负载两端并联电阻R，以减小漏电流 I。 1．5．2PLc的输出为继电器输出方式时，为减小火花放电对触电 的损害，可在PLC的输出继电器触电两端并联RC吸收电路。 RC吸收电路中的电容的作用是当触点打开时，释放感性负载的 电能，电阻R的作用是在触点闭合时，限制克电电流。C的选择，触点 电流1A对应0．5一IIzF；耐压要高于电源电压。R的选择．触点电压lV 对应0．5一lQ。 1．5．3当感性负载联到PLC输出端时。同样需要加电涌抑制器或 二极管吸收负载产生的反电动势，如图3所示。其中二极管必须耐3 倍的负载电压并允许流过lA的平均电流。 图3 1．5．4当晶体管或双向硅输出犁的P1．C，其负载是一个允许较高冲 击电流通过的设备时(如白炽灯)，要确保晶体管或双向硅的安全，使启 动电流不要超过lO倍的额定电流。如果实际的冲击电流高于这个值。 可采用图4方法使之降低。 图4 2．PLC抗干扰的软件措施 工业现场电磁环境复杂，有时只采用硬件措施不能完全消除干扰 的影响，必须用软件措施加以配合，可采用如下的软件措施： 2．1延时确认对于开关量输入，可采用软件延时(下转第57页) 万方数据 辩袭镶纛 ol下论坛o 2009馨露25鬟 3．1TCP，IP 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 栈实现对嵌入式系统来说不需要实现所有的 TCP，IP协议，本系统主要实现TCP／IP协议的TCP、UDP、IP、ICMP和 ARP等协议，主要实现的模块如图3中TCPflP协议援鹌数据流向(虞 线疆戆潞分)。 ARP协议主要完成网络鲍址铡物理地址的映射，该协议魑嘲络中 实现通信的基础。嵌入式系统中仪响应ARP请骥，发送ARP嘲答包。 ICMP协议负责传递麓错报文以及其它需要注意的信息，且幽ICMP 蓄邦8锭匏类型字教联8往豹袋璐字段决定位爨戆弹类。臻楚TCP／ IP协议簇中最为棱心的侨谈。lP协议主要尾校验IP报文头和实现 ICMP，TCP协议之间多路复用功能。为测试网络的连通情况，实现了 ICMP中类型号为0、代码为O的Ping应答协议。传输层采用了丽向连 接的可箍数据传簸蜘议TCP。以确像远程数据酊嚣性要衷。UDP按议 是一舜藤赢无连接懿不霹靠的镪浚。该部努蜜凌对输天包静鲶理。舞 断其端翻号、检验和魁否正确。正确则将其交给糊应端n的廊用程序． 不正确则丢弃：对从腹用程序接收到的输出包，设鬣响应的源端L1号 和目的端日号。再交绘iP层发送。TCP协议提供酊靠的面向连接鹩数 据蔫赣鞭务。 3．2SNMP协议炭现SNMP墩韧设计是为了管理不同的网络设 备，如必件服务器、HUB、路由器等。现在也常常用于管理通过IP网络 相连接的很多小型的嵌入式系统。系统能够通过SNMP协议榴互通 羡，发送控裁稳装态髅塞．建立一令囊窭懿分毒茂系统。不橡瓣弱胃蛰 议，是麟向入的协议．与人交互的协议。SNMP燕一个机器到机器的协 议。 SNMP管理臻统的关键缀成部分是运行在被管理设备中的SNMP 代壤。SNMPAgent．它运行予PICl8FJ60单片机中，由TCPAP协议栈 实糯。 生要功艉毽瑟： ·基于免费的MicroehipTCPflPStack ●可应用于PICl8系列单片机 ●不依赖于实时操作系统 ●支持基予UDP懿SNMP缀搴l国 ●支持255个动态OIDS翔不限制数蠹的静态olDS ●管理信息库能储存在内部或外部EEPROM中 3．3ENC28J60的驱动程序的实现本系统采用ENC28J60以太 弼控制芯片，嚣簧绽写网络没锫驱动程序，以实理羝层嬲络接口及硬 事譬螨数驱螽。本系统铮霹ENC2掰60芯片的特点，对滚撵蓐徽了瑷娃 理以便进行可靠性设计和应用，在此不再赘述。 4．结束语 本设计采翅基子ARM7微处理器U℃2212／2214构成的开发平 台，在茂摹稿t送行了Ue硒一ll攥俸系统豹溺试。梅建了努发嚣境。 进行了TCPaP协议栈软件配鬣与调试，进行了H7rrP协议、SNMP协 议的配甓调试与应用开发，进行了嵌入网弧的设计与调试，最终实现 了旗于ARM和嵌入式操作系统uC／OS—II姻应用H丌P铷i义和SNMP 掺议翡透遂INTERNET两终逡褥管瑾熬工簸控麴器装霉雹 【责任编辑：翟成粱】 l上接蘩S2茭}20ms。对麓一痿号终薄次或鼹次以上读人，鐾象一致才 确认输入有效。 2．2封锁于扰。策蝗干扰是可以预知的，如可编程序控制嚣的输出 命令使执行机构动作．常常会伴随产牛火花、电弧等干扰信号。它们产 生的予挽信号可能使弼编程序控捌器接收错谡的信息。在容易产生这 些予挽羽辩阁凌，霹爝较l睾鹭镀霹缩翟彦整麓器鹃菜些辕入傣号。在 干扰翰发期过去后．稃取消封锁。 3。结束语 P∽控制系统的抗干扰性设计魁一个十分冀杂鲍系统摊鼍程，不 坟涉及爨翼溪秘辕入褡窭设备霸王曛残场魏臻壤，蕹显溢痍、滗度、震 动、冲击等对PLC都会产生很大的影响，这就嚣求我们要综仑考虑各 努瑟鹣鼹素。宠势剃翅鑫秘撼予挽措麓来邀褥班￡控裁篆缝戆设诗， 考效地撵毒系统鹃抗于撬麓力露 【参考文献】 【l】羞兆义。小鼙可编程控制器实爝技术lML北京：规碱工韭出舨被，2000． f2】露常摆．PLC编裁及症焉【麓】．霓窳：祝援王鼗壅簸鞋，2003。 (3j胡学林．可编稔控嗣器应用技术fMI北京：高等教育出版桂，2005． 作者简介：际tg(1965---)，女。遵云港职亚技术学簏机电学院尚兢工程拜。主 要从事§动控制和PLC应薅研究。 【责任编辑：王静】 I上接第76页)3．1柴油机1二作姐暴原理 王份辍鬃是指发动撬在燃烧避程串，透塞技节上壹点辫旋熬速燃 联瘫紫溘燃烧璧较多。匿力舞菇率较离，致使发渍枧工作对辩瑰清瑰 的金属敲击声，并产嫩振抖，此现象会极大地影响发动机的使用寿命。 3．2检测与诊断 紫濒祝在怠速秘僬速无受萄运转时，可昕列尖锐、清脆鞭连续豹 “嘎啦、蠖啦”声或“剐嘟．剐晦”鹃敲击声，冷越葫嚣手瞬声更为冁疆；发 动机漱魔升起、转速升高和负荷加犬时，响声减弱或消失，但发动机过 热和趟负荷运转时响声又增大；徽抖供油拉杆时．抖得越急响声越大。 若有这撑的症状浼穰蹙紫油机发擞了工作辍暴。 联瓣霹麓证据叛下足方垂： 喷油时问过早，供油间隔不均匀；各缸喷浦幂均匀。个别毓供油量 过大；喷油器滴油，栩对喷油量增加，喷油雾化举良；个别缸密封性不 佳．压缩终了的温度翱篮力太低；选用的柴油品股不佳；进气通道堵塞 或搴气滤瀵器堵塞逡成遴气毒踅；发动祝瀑瘦避亵或遥低等；发动撬 超负穗遂转口I。 3．3柴油机下作粗暴的预防措施 3．3．1定期检测磺油提前器(根据速度调节供油鼍)和调遮器(根 据受蔼渊箨供油量)鹩上箨壤嚣。定麓调节珙油激在各缸鹃均匀分配。 使备融供油量垮匀一致；定嬲检测唆涵正时。 3．3。2定期枪测喷油器滴黼、阻塞、雾化情况，定期清洗喷油器。 3。33缝骖蔽护理轰注意镑阕穰势瓣露袋配鼹安装。藩更换罴成 对蔓换。 3．3．4注意谶气通道的畅通情况，定期滴洗滤清器，荧注增压器的 工作性能的变化。 3．3．5捡测气缸鳇密封J缝，气门的烧损、活塞襄舡套的蘑擐、话塞 环鹃损嚣傍嚣。 3．3．6发动机正常运行、负载之前要进行遭当预热。避免超载。 ，^“^'王^hl№“№¨0曩 3．3．7选择合适的柴油牌母。譬 f参考文敲l [1】阮夫棘．浅析发动机异常燃烧及预防措施【J】．雌托车技术．200500- [2]周龙保．内燃机举【M1一t京：机械T业出版社．1999． [3]张建俊．汽车诊断‘j检测技术fMl一E京：人民交通出版社．2003． 【43鲢壤群。王存宝．纯洼器届灾故簿撅莲及预醣疆l出拳农扭纯．2002(9)． 作者简介：孙承g(197S．卜)，黑龙汪巳彦人。麟羞。硕士，盎簧从事发动机 的优化控制和异常燃烧的研究。 【纛器绫鞲：至募】 57 万方数据