PLC远程I/O的抗干扰问题

　　在系统调试过程中，其3pc(烧结成品控制系统)的3#站控制的3#圆筒至混—13皮带出现频繁自动启动/停止的现象。经过现场分析，在排除了设备本身的原因后，认为主要是系统的干扰导致远程i/o的通讯不正常而造成的。这些干扰可能有以下原因引起：

　　(1) 大量的变频器的存在

　　由于系统工艺设备中大量的变频器的存在，其产生的奇次谐波干扰非常严重，加上该系统施工时远程电缆的敷设基本没按规范施工，不仅和电力电缆同敷在一处桥架中，而且与远程站连接的分支器、终端器等也没有进行专门的屏蔽处理，这可能导致变频器的奇次谐波进入远程i/o系统引起远程i/o的通讯错误。

　　(2) 该系统的接地也存在问题

　　一般的plc系统要求单独接地，以避免电气系统的各种干扰通过接地线进入plc(siemens公司的控制系统不要求plc系统的接地与电气系统的接地严格分开，但是据我查阅有关资料得知，这么做的前提是电气系统的变压器中性点是不能接地的)。该系统在施工时plc接地极和电气接地极虽然是分别埋设的，但由于长时间电气人员日常维护时电气线路改动的随意性太大，实际上两个接地极已经在多个节点连在了一起。由于2个接地极之间存在着微小的电位差，由此形成的在接地线间的电流也进入了plc系统形成干扰。

　　(3) 到各远程站的分支器安装位置不合理

　　为了防止信号的辐射引起的干扰，分支器应安装在远离柜体的位置，并用专门的金属屏蔽盒进行屏蔽。实际上分支器均安装在plc柜内，而且没有采取单独的屏蔽措施。

　　(4) 分站电缆的长度不符合要求

　　分站电缆的长度要求在2.5-50m范围内，太短信号会在分支器产生反射，这会在分站适配器中产生误差;而太长会造成信号衰减，同样会产生信号误差。实际上由于分支器安装在plc柜内，分站电缆只有1~1.5m长。

　　(5) 信号反射

　　在远程i/o的始端和末端要加装好75ω终端电阻，以吸收末端信号的多余能量，防止造成信号反射。

　　制作电缆的终端接头时，必须使用供货厂家提供的专用工具规范化制作。同轴电缆与rio处理器、rio适配器和分支器之间的连接都必须使用专用的终端接头，由于数量比较多，因此这一工作对于保证系统通讯的可靠性也是很关键的，任何一个位置的电缆接头做不好，都会影响得到整个系统的通讯状态。

　　(6) 产生干扰的其它原因。

　　例如无线通讯(手机、对讲机等)引起的干扰、供电电网波动引起的干扰等。

　　由于以上各种干扰的存在，使得3pc的cpu主站和3#远程站的通讯处于时断时续的状态。在通讯中断的时段内，3#站的3#圆筒至混—13皮带由于收不到混—3皮带的运行信息而误使3#皮带停机，引起3#圆筒至混—13皮带自动顺序停车。当通讯恢复以后，3#皮带的运行信息被正常接收，3#圆筒至混—13皮带又重新自动启动。由此形成了该段工艺设备频繁自动启动/停止的现象。

　　3 排除干扰的措施

　　采取的措施：经过认真分析，作者认为虽然存在着以上这么多的可能性，造成远程i/o系统干扰的原因主要有2个方面：变频系统干扰和系统接地。因此从这2方面入手采取以下措施：

　　(1) 变频系统干扰采取的措施

　　·将远程i/o同轴电缆与电力电缆及控制电缆彻底分开，单独敷设，并全部采用穿管敷设;

　　·电缆路由尽量远离变频器等高频干扰源;

　　·所有的分支器由原来的plc柜内安装移到远离柜体的位置单独安装，并用专门的金属屏蔽盒进行屏蔽;

　　·分站电缆的长度统一取3m长

　　这一点一般的设计人员容易疏忽，一般都把分支器设计在plc柜内安装，分支器与plc机架的距离很小，它们之间的连接电缆也就在1m左右，这就容易造成信号反射。

　　·在远程i/o的始端和末端重新加装75ω终端电阻。

　　(2) 重新设计布置接地系统

　　·接地极采用2块900×900×3的紫铜板，埋深2.5m;

　　·接地线采用70mm2的多股软铜线;

　　·所有的plc机架及plc接地端子均用绝缘板做到与柜体良好绝缘;

　　·系统接地电阻必须小于4ω(实测1.24ω);

　　·通讯电缆选在rio处理器端单端接地，接地端为离rio处理器最近的分支器。

　　采取了以上措施后，该系统的plc远程i/o通讯恢复正常。系统运行至今一年多，整个plc系统再没有出现类似的故障现象。

　　4 结束语

　　plc远程i/o通讯的抗干扰问题比较复杂，出现的故障现象也是多种多样，令人头痛。但产生的原因殊途同归，基本上都是由没严格按规范设计施工、强高次谐波干扰或接地系统的问题引起的。了解到这些，就会少走弯路。