PLC與變頻調(diào)速器多電機(jī)控制的干擾消除措施
PLC與變頻調(diào)速器多電機(jī)控制的干擾消除措施
PLC是舞臺(tái)機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的核心技術(shù)，而傳統(tǒng)的單電動(dòng)機(jī)控制顯然已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化舞臺(tái)機(jī)械控制的需求，需要通過多電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)來提高舞臺(tái)機(jī)械的效率。因此本文對基于PLC的變頻調(diào)速器多電機(jī)控制的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討并對其干擾消除措施進(jìn)行了系統(tǒng)的論述。
變頻調(diào)速器為調(diào)速控制器的同步控制系統(tǒng)、比例控制系統(tǒng)和同速系統(tǒng)等已廣泛應(yīng)用于舞臺(tái)機(jī)械調(diào)速。工作時(shí)操作人員通過控制機(jī)（可為PLC或工業(yè)PC）設(shè)定比例運(yùn)行參數(shù)，然后控制機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換模件發(fā)出控制變頻調(diào)速器的速度指令使各個(gè)變頻調(diào)速器帶動(dòng)電機(jī)按速度比例運(yùn)轉(zhuǎn)。此方案對電機(jī)數(shù)目不多，電機(jī)分布比較集中的應(yīng)用系統(tǒng)較合適。但對于大規(guī)模現(xiàn)代化舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備，一方面電機(jī)數(shù)目較多，另一方面電機(jī)分布距離較遠(yuǎn)。為此我們提出了PLC與變頻調(diào)速器構(gòu)成多分支通訊控制網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)成本較低、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)，尤其適合遠(yuǎn)距離，多電機(jī)控制。
1.PLC變頻調(diào)速器的特點(diǎn)
現(xiàn)代化舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備對于電動(dòng)機(jī)控制的要求越來越高，因?yàn)樵诂F(xiàn)代化的舞臺(tái)機(jī)械中經(jīng)常會(huì)涉及到多個(gè)電動(dòng)機(jī)，這其中既需要它們共同協(xié)作完成一個(gè)動(dòng)作，又需要彼此間相對獨(dú)立能夠完成各自的工作。基于PLC的變頻調(diào)速器多電機(jī)控制具有以下特點(diǎn)：
PLC控制系統(tǒng)的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝，不僅能夠靈活運(yùn)用于各個(gè)生產(chǎn)環(huán)境，而且有利于設(shè)備的后期維護(hù)保養(yǎng)工作。
PLC控制系統(tǒng)具有模塊化結(jié)構(gòu) ，簡化了控制過程，而且通過現(xiàn)代化通信以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，提高了設(shè)備運(yùn)行。
PLC控制系統(tǒng)啟動(dòng)電流低、能耗小，不會(huì)對電網(wǎng)設(shè)備造成強(qiáng)烈的沖擊，而且自身抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性和可靠性較為突出，能夠適應(yīng)一些較為復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境。
PLC控制系統(tǒng)的編程簡單 ，使用方便，通過梯形圖、邏輯圖或者語言表當(dāng)方式就可以完成系統(tǒng)運(yùn)行程序的編制工作，在縮短開發(fā)周期的同時(shí)還有能夠簡化現(xiàn)場調(diào)試工作。
PLC控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪音低、振動(dòng)小，提高了舞臺(tái)機(jī)械的效率以及使用壽命
2.PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源
2.1來自空間的輻射千千擾
空間的輻射電磁場（EMI）主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復(fù)雜。若PLC系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi)，就回收到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑：一是直接對PLC內(nèi)部的輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾;而是對PLC通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射，由通信線路的感應(yīng)引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小，特別是頻率有關(guān)，一般通過設(shè)置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)。
2.2來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾
主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，這都屬于PLC制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)的內(nèi)容，應(yīng)用部門是無法改變，但要選擇具有較多應(yīng)用實(shí)績或經(jīng)過考驗(yàn)的系統(tǒng)。
2.3來自信號(hào)線引入的干擾
與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾;二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/o信號(hào)工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。
3.解決變頻器干擾問題的措施
現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有： 標(biāo)準(zhǔn)IEC61000―2―2.IEC61000―2―4，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN61000―3―2，EN61000―3―12。電工學(xué)會(huì)的建議標(biāo)準(zhǔn)IEEE519―1992，中國 標(biāo)準(zhǔn)GB，T14549―93《電能質(zhì)量共用電網(wǎng)諧波）。其中國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549―93中規(guī)定，公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值為380V（220V）電網(wǎng)電壓總THDv為5%，各次諧波電壓含有率奇次為4%，偶次為2%.由此看來，一般單次電壓畸變率在3―6%，總電壓畸變率在5―8%的范圍內(nèi)是可以接受的。采用減少變頻器工作時(shí)對外設(shè)備的影響，并不是消除了變頻器的對外干擾.如果想進(jìn)一步提高其它設(shè)備對變頻器諧波和電磁輻射的免疫能力，尤其是在變頻器（品牌不同，產(chǎn)生的干擾程度可能不一樣）干擾較嚴(yán)重的場合中。常用的減少或削弱變頻器諧波及電磁輻射對設(shè)備干擾的方法有以下幾種：
3.1合理處理電源.抑制電網(wǎng)引入的干擾
對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為l：l的隔離變壓器。以減少設(shè)備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接Lc濾波電路。
3.2正確選擇接地點(diǎn).完善接地系統(tǒng)
良好的接地是保證PLc可靠工作的重要條件。可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了。其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。變頻器驅(qū)動(dòng)的多電機(jī)控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均。
3.使用隔離變壓囂
使用隔離變壓器主要是應(yīng)對來自于電源的傳導(dǎo)干擾。使用具有隔離層的隔離變壓器，可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。同時(shí)還可以兼有電源電壓變換的作用。隔離變壓器常用于控制系統(tǒng)中的儀表、PLC。以及其它低壓小功率用電設(shè)備的抗傳導(dǎo)干擾。
3.4使用濾波模塊或組件
目前市場中有很多專門用于抗傳導(dǎo)干擾的濾波器模塊或組件。這些濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)還具有防止用電器本身的干擾傳導(dǎo)給電源.有些還兼有尖峰電壓吸收功能。對各類用電設(shè)備有很多好處。常用的為雙孔磁芯濾波器的結(jié)構(gòu)。還有單孔磁芯的濾波器.其濾波能力較雙孔的弱些，但成本較低。
4.結(jié)束語
PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，因此在抗干擾應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，對有些干擾情況還需做具體分析，對癥下藥，才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。
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