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PLC控制系統(tǒng)布線抗干擾措施

    1)電源線布線及接地

    ①PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，電源隔離變壓器兩端應(yīng)采用雙絞線或屏蔽電力電纜連接。將PLC電源線與I/O線分開走線，不同類型的線應(yīng)分別敷設(shè)在不同的電纜管和電纜槽中，并使其有盡可能大的空間距離。

    ②交流線與直流線應(yīng)分別使用不同的電纜，分開捆扎，分槽走線，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，而且能將干擾降到低限度。

    ③通過共用的接地線傳播干擾是干擾傳播的較普遍的方式。將動力線的接地與控制線的接地分開是切斷這一干擾途徑的根本方法，即將動力裝置的接地端子接到地線上，將PLC的接地端子接到PLC柜的金屬外殼上。PLC控制系統(tǒng)接地母線應(yīng)與動力電纜的屏蔽層相連接，確保濾波器、PLC控制系統(tǒng)和屏蔽層之間接地等電位。

    2)輸入、輸出線布線

    PLC的輸入接線一般指外部傳感器與輸入端口的接線。PLC一般接受行程開關(guān)、限位開關(guān)等輸入的開關(guān)量信號。連接按鈕、限位開關(guān)、接近開關(guān)等外接電氣部件提供的開關(guān)量信號對電纜無嚴(yán)格要求，故可選用一般電纜。若信號傳輸較遠(yuǎn)，可選用屏蔽電纜；模擬信號和高速信號線應(yīng)選用屏蔽電纜。不同的信號線不用同一插接件轉(zhuǎn)接；如必須用同一個插接件，要用備用端子或地線端子將它們分割開，以減少相互干擾。

    盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與動力線路隔離。輸入、輸出信號線應(yīng)穿人電纜管或獨立的線槽中敷設(shè)，電纜管或獨立線槽的敷設(shè)路徑應(yīng)盡量靠近地線或接地的金屬導(dǎo)體。當(dāng)信號線長度超過300m時，應(yīng)采用中間繼電器轉(zhuǎn)接信號或使用PC的遠(yuǎn)程I/O模塊。若在輸入觸點電路串聯(lián)二極管，在串聯(lián)二極管上的電壓應(yīng)小于4V。若使用帶發(fā)光二極管的舌簧開關(guān)，串聯(lián)二極管的數(shù)目不能超過兩只。信號線靠近有干擾源的導(dǎo)線時，干擾會被感應(yīng)到信號線上，使信號線上的傳輸信號受到干擾，布線分離對消除這種干擾行之有效。在輸入、輸出線布線時還應(yīng)注意以下幾點：

    ①輸入線長度一般不要超過30m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大，輸入接線可適當(dāng)長些。

    ②輸入、輸出線不能用同一根電纜，PLC的輸入與輸出線分開走線，開關(guān)量與模擬量傳輸線也要分開敷設(shè)。

    ③盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖*，以便于閱讀。

    ④PLC的輸入、輸出回路配線，必須使用壓接端子或單股線，不宜用多股絞合線直接與PLC的接線端子連接，否則容易出現(xiàn)火花。

    ⑤如果環(huán)境對輻射干擾敏感的話，應(yīng)對電力電纜進(jìn)行屏蔽，在PLC端采用不銹鋼卡環(huán)使屏蔽層與安裝板連接而接地，以限制射頻干擾。也可把電纜穿在金屬管路中敷設(shè)。若線路較長，應(yīng)采用合理的中繼方式。

    3) PLC柜內(nèi)的布線

    PLC機(jī)柜通常作為PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部的參考電位，因此，必須盡量減小流過用于安裝PLC柜的背板中的噪聲電流，防止出現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的PE端與本系統(tǒng)中遠(yuǎn)端其他相關(guān)電子設(shè)備參考電位之間的噪聲電壓，保證系統(tǒng)的可靠性。

從抗干擾的角度出發(fā)，選擇I/O模塊的類型是非常重要的。在干擾多的場合，選用絕緣型的I/O模塊和裝有浪涌吸收器的模塊，可以有效地抑制輸入、輸出信號的干擾。輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出，在不同組中，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓，但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若連接輸出元件的負(fù)載短路，印制電路板將燒毀。

    開關(guān)量輸出回路也應(yīng)該在前端采取隔離措施，可通過光耦或繼電器進(jìn)行隔離，而且兩級隔離效果會比較好；在CPU板的出口處和開關(guān)量輸出板的入口處各設(shè)一級隔離。開關(guān)量輸出回路一般都是用于控制現(xiàn)場的設(shè)備，要求實時性強(qiáng)，所以一般不能加濾波電路。采用繼電器輸出時，若電感性負(fù)載的功率較大，會影響到繼電器的使用壽命，因此，在驅(qū)動電感性負(fù)載時應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。

    如果模擬量傳感器距離PLC較遠(yuǎn)，應(yīng)采用4~20mA的電流傳輸方式，而不能采用易受干擾的電壓傳輸方式。傳輸模擬輸入信號的屏蔽線，其屏蔽層應(yīng)一端接地，同時為了泄放高頻干擾，數(shù)字信號線的屏蔽層應(yīng)并聯(lián)電位均衡線，其電阻值要小于屏蔽電阻的1/10，且要將屏蔽層的兩端接地。若無法設(shè)置電位均衡線，或只考慮抑制低頻干擾，也可一端接地。

開關(guān)量回路包括開關(guān)量輸入和輸出回路。開關(guān)量輸入回路主要采集現(xiàn)場一些諸如限位開關(guān)的位置等二進(jìn)制信息，開關(guān)量輸出回路主要用于將PLC控制系統(tǒng)發(fā)出的指令輸出以控制相應(yīng)的對象。這些回路一般也是強(qiáng)電信號，而這些信號又都直接與CPU有聯(lián)系：開關(guān)量輸入信號經(jīng)過變換送人CPU進(jìn)行處理，開關(guān)量輸出信號是CPU綜合各種信息后作出判斷并輸出，所以必須對這些回路進(jìn)行處理，減少外來的EMI對內(nèi)部弱電電路的影響。

    開關(guān)量輸入回路的前級信號變換部分應(yīng)考慮采用濾波。開關(guān)量輸入信號送給CPU之前，必須進(jìn)行隔離處理，可采用光電隔離，而且兩級光電隔離效果會比較好；在開關(guān)量輸入板的出口處和CPU板的入口處各設(shè)一級光電隔離。

    信號工作頻率小于1MHz的低頻電路采用一點接地；當(dāng)信號頻率大于10MHz時，如用一點接地，其地線長度不能超過波長的1/20，否則應(yīng)采用多點接地。

交流量回路主要是交流模塊的輸入回路，該回路輸入部分一般是1A或5A的交流電流信號以及24V或230V的交流電壓信號，這些信號對于PLC控制系統(tǒng)來說都是強(qiáng)電信號；該回路的輸出部分一般是直接送給A/D的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號（0~5V，0～10V，-10~10V），由A/D進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送給CPU進(jìn)行處理，所以其輸出信號是與后面的微處理器系統(tǒng)有直接聯(lián)系的弱電信號。這些強(qiáng)電信號與弱電信號之間的關(guān)系處理不好，將對PLC控制系統(tǒng)的EMC帶來非常大的影響。

    由于EMI是直接由現(xiàn)場的引線進(jìn)入PLC內(nèi)部的，所以信號回路要盡量短，并且不能互相交叉，以減少它們彼此之間的干擾。在電路設(shè)計上，信號前端應(yīng)考慮增加濾波電路，信號輸出與A/D之間也應(yīng)該有濾波或隔離電路。信號放大電路可考慮采用差動放大電路，以減少共模干擾帶來的影響。對于正常工作中不使用的交流通道，不要讓它們懸空，應(yīng)在其入口和出口（A/D之前）處采取短接或接地。

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