安顺西门子模块总代理商

3 PLC的安装

　　3.1 PLC的安装环境要求

　　(1)温度

　　PLC及其外部电路都是由半导体集成电路、晶体管和电阻、电容等元器件构成的，温度的变化将直接影响这些元器件的可靠性和寿命。PLC及其外部电路(I/O模块、辅助电源等)可靠工作的环境温度为0～55℃，保存温度为-40～+85℃。

　　(2)湿度

　　PLC允许的相对湿度一般在35%～80%。湿度太高时，水分容易通过模块上PLC的金属表面缺陷浸入内部，引起内部元件的恶化，印制板可能由于高压或高浪涌电压而引起短路。在极干燥的环境下，绝缘物体上可能带静电，特别是MOS集成电路，由于输入阻抗高，可能由于静电感应而损坏。PLC不运行时，温度、湿度的急剧变化可能引起结露。结露后会使绝缘电阻大大降低，由于高压的漏泄，可能会使金属表面生锈。特别是交流220V、1 10V的输入/输出模块，由于绝缘的恶化，可能产生预料不到的事故。

　　(3)振动和冲击

　　一般PLC能耐的振动和冲击频率为10～55Hz，振幅为0.5mm，加速度为29，冲击为109(19=10m/s2)。超过这个极限时，可能会引起电磁阀或断路器误动作、机械结构松动、电气部件损坏以及连接器的接触不良等后果。

　　(4)周围空气

　　周围空气中不能混有尘埃、导电性粉末、腐蚀性气体、水分、油分、油雾、有机溶剂和盐分等，否则会引起下列不良现象：尘埃可能引起接触不良，或使滤网的网眼堵住，使盘、柜内温度上升;导电性粉末可能引起误动作，绝缘性能变差和短路等;油和油雾可能会引起接触不良和腐蚀塑料;腐蚀性气体和盐分可能会引起印刷电路板的底板或引线腐蚀，造成继电器或开关类的可动部件接触不良。

　　3.2改善环境的措施

　　3.2.1 防高温的措施

　　如果控制系统的环境温度超过极限温度55℃，盘、柜内必须设置风扇，通过过滤器把自然风引入。有条件时还可把控制系统置于空调室内。应防止阳光直射。当安装有电阻器或电磁接触器等发热元件时，它们要远离PLC或把PLC安装在发热体的下面。

　　PLC的安装都应考虑通风，PLC的上下都要像图3所示的那样留有100mm的距离，I/o模块配线时要使用导线槽，以免妨碍通风。

3.2.2防低温措施

　　温度过低时，盘、柜内可设置加热器。冬季时这种加热器特别有效，可使盘、柜内温度保持在0℃以上或在10℃左右。设置加热器时要选择适当的温度传感器，以便在温度高时自动切断加热器电源，低温时自动接通电源。停止工作时，不要切断控制器和I/O模块电源，从而依赖其自身的发热量使周围温度升高，特别是夜间低温时，这种措施是很有效的。另外，在温度急剧变化的场合，不要打开盘、柜的门，以防冷空气进入。

　　3.2.3稳定湿度措施

　　若环境的湿度过大，盘、柜应设计成密封型，并放入吸湿剂，或把外部干燥空气引入盘、柜内，印刷板上好再覆盖一层保护层，如喷松香水等。在湿度低即干燥的场合进行检修时，人体尽量不接触集成电路块和电子元件，以防感应电损坏器件。

　　3.2.4 防振动和j中击的措施

　　在有振动和冲击的场合，如果振动来自盘、柜之外，可对盘、柜采用防振橡皮，或远离振源;如果振动来自盘、柜内，则把产生振动的设备移出，单独设置，同时强固PLC、I/o模块及印刷板等可产生松动的器件。

　　3.2.5 防周围环境空气不洁的措施

　　如果周围环境空气不清洁，可将盘、柜设计成密封型结构，且打入高压清洁空气，使外界不清洁空气不能进入盘、柜内部。可在印制板表面涂一层保护层，如松香水等。

　　3.3外部配线

　　为了抑制通过输入、输出信号传输线引入的干扰，应注意以下几点：

　　(1)开关量信号不易受外界干扰，可用普通单根导线传输。

　　(2)数字脉冲信号频率较高，传输过程中易受外界干扰，应选用屏蔽电缆传输。

　　(3)模拟量信号是连续变化的信号，外界的各种干扰信号都会叠加在模拟信号上面造成干扰，因此要选用屏蔽电缆或带防护的双绞线。如果模拟量I/O信号距离PLC较远，应采用4～20mA或0～10mA的电流传输方式，而不用易受干扰的电压信号传输。好将功率较大的开关量输入、输出线与模拟量输入、输出线分开敷设。

　　(4)输入、输出信号线要与动力线分开。在条件允许的情况下，两组线距离应在20cm以上，如果不能保证上述小距离，可采取屏蔽措施，如将邻近部分动力线穿套管，并将套管接地。不允许把PLC的输入、输出线与动力线、高压线捆在一起，

(5)应尽量减小动力线与信号线平行敷设的长度，否则应增大两者的距离。一般两线间距离为20cm，当两线平行敷设的长度在l 00～200m时，两线间距离应在40cm以上;平行敷设的长度在200～300m时，两线间距离应在60cm以上。

　　(6)PLC的输入、输出线好单独敷设在封闭的电缆槽架内(线槽外壳良好接地)。不同种类信号(如不同电压等级、交流、直流等)的输入、输出线，不能放在同一根多心屏蔽电缆内(引线部分更不许捆扎在一起)，而且它们在槽架内应隔开一定距离安放，屏蔽层应当接地。

　　(7)对于输入、输出信号在300m以上的长距离场合，建议用中间继电器转换信号或使用远程I/O控制。

　　3.4 PLC的接地

　　PLC和控制柜盘与大地之间存在着电位差，良好的接地可以减少由于电位差引起的干扰电流。混入电源和输入/输出信号线的干扰，可通过接地线引入大地，从而减少干扰的影响。此外，良好的接地还可以有效地防止干扰误动作。

控制器和其他设备分别按地方式，这种接地方式好。如果做不到每个设备专用接地，也可使用图5b所示的共用接地方式，但不允许使用图5 C所示的共通接地方式，特别是应避免与电动机、变压器等动力设备共通接地。

　　4 结束语

　　PLC控制系统的设计与安装主要涉及到PL C硬件的设计与软件的设计，其中软件的设计主要是编程语言的设计，其设计方法较多。本文重点分析了硬件的设计与安装。在实际应用中，应根据应用系统的具体特点和应用环境的具体条件，灵活地选择行之有效的安装方法和采取抗干扰措施，全面、合理地考虑系统的软件和硬件设计，从总体上提高系统的抗干扰能力和可靠性。

随着科学技术的发展，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工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行。

　　1.电磁干扰源及对系统的干扰是什么？

　　影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。

　　干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压送加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指用于信号两极间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

　　2.PLC控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢？

　　(1)来自空间的辐射干扰

　　空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径；一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

　　(2)来自系统外引线的干扰

　　主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。

　　(3)来自电源的干扰

　　实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC电源，问题才得到解决。

　　PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，隔离是不可能的。

　　(4)来自信号线引入的干扰

　　与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰www.plcs.cn，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

　　(5)来自接地系统混乱时的干扰

　　接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态加雷击时，地线电流将更大。

　　此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

　　(6)来自PLC系统内部的干扰

　　主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路

　　互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。

　  3．怎样才能更好、更简单解决PLC系统干扰？

　　1）选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源，动力线和信号线走线要更加合理等等，也能解决干扰，但是比较烦琐、不易操作而且成本较高。

　　2）利用信号隔离器这种产品解决干扰问题。只要在有干扰的地方，输入端和输出端中间加上这种产品，就可有效解决干扰问题。

　  4．为什么解决PLC系统干扰都选信号隔离器呢？

　　1）使用简单方便、可靠，成本低廉。

　　2）可大量减轻设计人员、系统调试人员工作量，即使复杂的系统在普通的设计人员手里，也会变的非常可靠。

　  5．信号隔离器工作原理是什么？

　　首先将PLC接收的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过

　　光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间独立。