Cách giải quyết vấn đề chống nhiễu của hệ thống điều khiển PLC

1. Tổng quan Với sự phát triển của khoa học công nghệ, ứng dụng trong điều khiển công nghiệp ngày càng sâu rộng. PLC Độ tin cậy của hệ thống điều khiển ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động kinh tế và sản xuất an toàn của các doanh nghiệp công nghiệp và khả năng chống nhiễu của hệ thống là chìa khóa cho hoạt động đáng tin cậy của toàn bộ hệ thống. Các loại khác nhau được sử dụng trong hệ thống tự động hóa Độ tin cậy của hệ thống điều khiển PLC chỉ có thể được đảm bảo hiệu quả bởi người thiết kế biết trước tất cả các loại nhiễu. hai Nguồn gây nhiễu điện từ và gây nhiễu cho hệ thống là gì? Các nguồn nhiễu ảnh hưởng đến hệ thống điều khiển PLC cũng giống như các nguồn nhiễu ảnh hưởng chung đến các thiết bị điều khiển công nghiệp. Hầu hết các nguồn nhiễu được tạo ra ở những nơi có dòng điện hoặc điện áp thay đổi mạnh. Những phần mà điện tích chuyển động mạnh là nguồn nhiễu, tức là nguồn gây nhiễu. Các loại nhiễu thường được chia theo nguyên nhân gây nhiễu, chế độ nhiễu và tính chất dạng sóng của nhiễu. Trong số đó, theo các nguyên nhân gây ra tiếng ồn khác nhau, có thể chia thành tiếng ồn phóng điện, tiếng ồn đột biến, tiếng ồn dao động tần số cao, v.v; Theo dạng sóng và tính chất của tiếng ồn, nó có thể được chia thành tiếng ồn liên tục và tiếng ồn không thường xuyên; Theo các chế độ nhiễu âm thanh khác nhau, nó có thể được chia thành nhiễu chế độ chung và nhiễu chế độ vi sai. Nhiễu chế độ chung và nhiễu chế độ vi sai là một phương pháp phân loại phổ biến. Nhiễu chế độ chung là sự chênh lệch điện thế giữa tín hiệu và mặt đất, chủ yếu được hình thành do truyền điện áp ở trạng thái chung (cùng hướng) do kết nối lưới gây ra, chênh lệch điện thế mặt đất và bức xạ điện từ không gian trên đường tín hiệu. Điện áp chế độ chung đôi khi lớn, đặc biệt là trong phòng cấp điện có hiệu suất cách ly kém, điện áp chế độ chung của tín hiệu đầu ra máy phát thường cao và một số có thể lên tới 130 V. Điện áp chế độ chung có thể được chuyển đổi thành điện áp chế độ vi sai thông qua mạch không đối xứng, ảnh hưởng trực tiếp đến tín hiệu đo lường và điều khiển và gây hư hỏng linh kiện (đây là lý do khiến mô-đun I/O trong một số hệ thống có tỷ lệ hư hỏng cao). Sự can thiệp ở chế độ chung này có thể là DC hoặc AC. Nhiễu chế độ vi sai đề cập đến điện áp nhiễu giữa hai cực của tín hiệu, chủ yếu được hình thành do cảm ứng ghép của trường điện từ không gian giữa các tín hiệu và chuyển đổi nhiễu chế độ chung bởi mạch không cân bằng. Sự can thiệp này được áp dụng trực tiếp lên tín hiệu và ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của phép đo và điều khiển. 3.PLC Các nguồn gây nhiễu điện từ chính trong hệ thống điều khiển là gì? (1) Nhiễu bức xạ từ không gian Trường điện từ bức xạ (EMI) trong không gian chủ yếu được tạo ra bởi mạng điện, quá trình chuyển tiếp của thiết bị điện, sét, phát sóng vô tuyến, tivi, radar, thiết bị sưởi ấm cảm ứng tần số cao, v.v. Nó thường được gọi là nhiễu bức xạ và sự phân bố của nó cực kỳ phức tạp. Nếu hệ thống PLC được đặt trong trường tần số vô tuyến, nhiễu bức xạ sẽ được phục hồi và tác động của nó chủ yếu đi qua hai đường; Đầu tiên là bức xạ trực tiếp vào PLC và gây nhiễu do cảm ứng mạch; Đó là về Bức xạ của mạng trong truyền thông PLC được tạo ra bởi sự cảm ứng của đường dây truyền thông. Nhiễu bức xạ có liên quan đến cách bố trí thiết bị hiện trường và kích thước của trường điện từ do thiết bị tạo ra, đặc biệt là tần số. Nói chung, cáp được bảo vệ và tấm chắn cục bộ PLC và bộ phận giảm áp suất cao để bảo vệ. (2) Nhiễu từ các dây dẫn bên ngoài của hệ thống chủ yếu được đưa vào thông qua đường dây cấp nguồn và tín hiệu, thường được gọi là nhiễu dẫn điện. Loại can thiệp này rất nghiêm trọng trong bối cảnh công nghiệp của nước ta. (3) Nhiễu từ nguồn điện Người ta đã chứng minh rằng do nhiễu từ nguồn điện Có rất nhiều lỗi xảy ra với hệ thống điều khiển PLC. Tác giả đã gặp phải chúng trong quá trình vận hành dự án và vấn đề đã được giải quyết sau khi thay thế bộ nguồn PLC có hiệu suất cách ly cao hơn. Nguồn điện thông thường của hệ thống PLC được cung cấp bởi lưới điện. Do phạm vi phủ sóng rộng của lưới điện, điện áp và mạch điện sẽ được tạo ra trên đường dây do mọi nhiễu điện từ trong không gian. Đặc biệt, những thay đổi trong lưới điện, đột biến chuyển mạch, khởi động và tắt các thiết bị công suất lớn, sóng hài do các thiết bị quay AC và DC gây ra và tác động ngắn mạch nhất thời của lưới điện đều được kết nối với phía nguồn điện thông qua đường dây truyền tải. . Bộ nguồn PLC thường sử dụng nguồn điện cách ly, nhưng cách ly của nó không lý tưởng do cơ chế và các yếu tố quy trình sản xuất. Trong thực tế, do sự tồn tại của các tham số phân tán, đặc biệt là điện dung phân tán nên việc cách ly là không thể. (4) Nhiễu từ đường tín hiệu Tất cả các loại đường truyền tín hiệu kết nối với hệ thống điều khiển PLC, ngoài việc truyền tín hiệu hiệu quả, sẽ luôn bị các tín hiệu nhiễu bên ngoài xâm chiếm. Có hai cách chính gây ra hiện tượng nhiễu này: một là nhiễu lưới điện nối tiếp thông qua nguồn điện của máy phát hoặc thiết bị tín hiệu thông thường, thường bị bỏ qua; Thứ hai là đường tín hiệu bị nhiễu do cảm ứng của bức xạ điện từ không gian, tức là nhiễu cảm ứng từ bên ngoài lên đường tín hiệu, rất nghiêm trọng. Nhiễu do tín hiệu Tín hiệu I/O hoạt động bất thường và độ chính xác của phép đo giảm đi rất nhiều, trường hợp nghiêm trọng sẽ gây hư hỏng linh kiện. Đối với hệ thống có hiệu suất cách ly kém, nó cũng sẽ gây nhiễu lẫn nhau giữa các tín hiệu, gây ra dòng chảy ngược bus hệ thống mặt đất chung và gây ra thay đổi dữ liệu logic, hoạt động sai và sự cố. Số lượng mô-đun I/O bị hư hỏng do nhiễu tín hiệu trong hệ thống điều khiển PLC là khá nghiêm trọng và có nhiều lỗi hệ thống do nó gây ra. Nối đất nhiễu từ hệ thống nối đất hỗn loạn là một trong những biện pháp hữu hiệu để cải thiện khả năng tương thích điện từ (EMC) của thiết bị điện tử. Việc nối đất đúng cách không chỉ có thể ngăn chặn ảnh hưởng của nhiễu điện từ mà còn ngăn chặn sự can thiệp từ bên ngoài của thiết bị; Ngược lại, việc nối đất sai sẽ gây ra tín hiệu nhiễu nghiêm trọng và khiến hệ thống PLC không thể hoạt động bình thường. Dây nối đất của hệ thống điều khiển PLC bao gồm nối đất hệ thống, nối đất che chắn, nối đất AC và nối đất bảo vệ. Sự xáo trộn của sự hỗn loạn của hệ thống nối đất đối với hệ thống PLC chủ yếu là do sự phân bố điện thế không đồng đều tại mỗi điểm nối đất và sự tồn tại của chênh lệch điện thế nối đất giữa các điểm nối đất khác nhau, gây ra dòng điện vòng nối đất và ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của hệ thống. Ví dụ, lớp bảo vệ cáp phải được nối đất tại một điểm. Nếu cả hai đầu của lớp bảo vệ cáp đều được nối đất thì sẽ có sự chênh lệch điện thế nối đất. Có dòng điện chạy qua lớp che chắn. Khi trạng thái bất thường và sét đánh xảy ra, dòng điện dây nối đất sẽ lớn hơn. Ngoài ra, lớp che chắn, dây nối đất và đất có thể tạo thành một vòng khép kín. Dưới tác dụng của từ trường thay đổi sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng trong lớp chắn, dòng điện này sẽ gây nhiễu vòng tín hiệu thông qua khớp nối giữa lớp chắn và dây lõi. Nếu nối đất hệ thống bị nhầm lẫn với nối đất khác, vòng tuần hoàn mặt đất được tạo ra có thể tạo ra sự phân bố điện thế không đồng đều trên dây nối đất, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của mạch logic và mạch analog trong PLC. Khả năng chịu nhiễu điện áp logic của hoạt động PLC thấp và nhiễu phân phối của điện thế mặt đất logic dễ bị ảnh hưởng Hoạt động logic và lưu trữ dữ liệu của PLC gây nhầm lẫn dữ liệu, chương trình bị lỗi hoặc sự cố. Việc phân phối điện thế đất mô phỏng sẽ dẫn đến suy giảm độ chính xác của phép đo và gây ra sự biến dạng và hoạt động sai nghiêm trọng của việc đo và điều khiển tín hiệu. Sự can thiệp từ hệ thống PLC chủ yếu là do bức xạ điện từ lẫn nhau giữa các thành phần và mạch trong hệ thống, chẳng hạn như bức xạ lẫn nhau của các mạch logic và tác động của nó lên các mạch tương tự, ảnh hưởng lẫn nhau giữa các mạch tương tự và logic và sự không khớp lẫn nhau giữa các thành phần. Đây là tất cả nội dung thiết kế tương thích điện từ của nhà sản xuất PLC cho hệ thống bên trong, tương đối phức tạp và không thể thay đổi với tư cách là một bộ phận ứng dụng. Không cần phải cân nhắc quá nhiều mà cần phải chọn một hệ thống có nhiều thành tựu ứng dụng hoặc đã được thử nghiệm hơn. Làm thế nào để giải quyết vấn đề can thiệp vào hệ thống PLC tốt hơn và dễ dàng hơn? Việc lựa chọn thiết bị có hiệu suất cách ly tốt, lựa chọn nguồn điện tuyệt vời và định tuyến đường dây điện và đường tín hiệu hợp lý hơn cũng có thể giải quyết được nhiễu nhưng tương đối cồng kềnh, khó vận hành và tốn kém. )Sử dụng bộ cách ly tín hiệu để giải quyết vấn đề nhiễu. Chỉ cần sản phẩm này được thêm vào giữa đầu vào và đầu ra nơi có nhiễu thì vấn đề nhiễu có thể được giải quyết một cách hiệu quả. Tại sao lại là PLC Còn bộ cách ly tín hiệu đối với nhiễu hệ thống thì sao? Nó đơn giản, thuận tiện, đáng tin cậy và chi phí thấp. Nó có thể làm giảm đáng kể khối lượng công việc của các nhà thiết kế và nhân viên gỡ lỗi hệ thống. Ngay cả khi hệ thống phức tạp nằm trong tay các nhà thiết kế bình thường, nó sẽ trở nên rất đáng tin cậy. Bộ cách ly tín hiệu hoạt động như thế nào? Đầu tiên, tín hiệu mà PLC nhận được được điều chế và biến đổi bằng các thiết bị bán dẫn, sau đó được cách ly và biến đổi bằng cảm biến quang hoặc từ, sau đó được giải điều chế và chuyển đổi trở lại tín hiệu gốc hoặc các tín hiệu khác trước khi cách ly. Đồng thời, nguồn điện của tín hiệu bị cô lập bị cô lập. Đảm bảo rằng tín hiệu chuyển đổi, nguồn điện và mặt đất là độc lập. Chức năng của bộ cách ly tín hiệu là gì? 1: Bảo vệ mạch điều khiển phía dưới. 2: Giảm ảnh hưởng của tiếng ồn xung quanh lên mạch thử nghiệm. 3: Ngăn chặn sự can thiệp của nối đất công cộng, bộ biến tần, van điện từ và xung không xác định trên thiết bị; Đồng thời, máy phát, thiết bị đo, bộ biến tần và van điện từ có chức năng giới hạn áp suất và dòng điện định mức cho các thiết bị cấp dưới. Bảo vệ trung thành giao diện đầu vào, đầu ra và giao tiếp truyền thông. Cấu trúc đường ray dẫn hướng tiêu chuẩn, dễ lắp đặt, có thể cách ly hiệu quả: đầu vào, đầu ra và tiềm năng giữa nguồn điện và đất. Nó có thể khắc phục tiếng ồn của bộ chuyển đổi và nhiễu xung tần số cao và thấp khác nhau. 8. Trên thị trường có rất nhiều thương hiệu thiết bị cách ly và giá cả không đồng đều. Làm thế nào để lựa chọn? Bộ cách ly nằm giữa hai kênh hệ thống, do đó, trước tiên phải xác định các chức năng đầu vào và đầu ra khi chọn bộ cách ly, đồng thời các chế độ đầu vào và đầu ra (loại điện áp, loại dòng điện, loại nguồn điện vòng lặp, v.v.) của bộ cách ly phải là thích ứng với các chế độ giao diện kênh phía trước và phía sau. Ngoài ra, còn có nhiều thông số quan trọng liên quan đến hiệu suất của sản phẩm, chẳng hạn như độ chính xác, mức tiêu thụ điện năng, độ ồn, độ bền cách điện và chức năng giao tiếp bus. Ví dụ, tiếng ồn liên quan đến độ chính xác, mức tiêu thụ điện năng và nhiệt độ liên quan đến độ tin cậy, cần được người dùng lựa chọn cẩn thận. Nói một cách dễ hiểu, khả năng ứng dụng, độ tin cậy và hiệu quả về mặt chi phí là những nguyên tắc chính để lựa chọn bộ cách ly.