变电所plc测控系统抗干扰设计

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1、分享永无止境变电所PLC测控系统抗干扰设计作者：徐州空军学院航空四站系拾华杰魏晓斌张军凯1 引言 plc是专门为工业环境设计的控制装置，一般不采取什么特殊措施，可以直接在工业环境下使用。但在地铁等高可靠集中供电场所，供电系统中存在大功率电气设备，这些设备在开断、闭合时往往产生很强的干扰信号。干扰信号可以沿供电线路侵入plc系统、或者通过控制系统的前后向通道直接进入plc系统、或者以场的形式从空间辐射到cpu系统，严重影响着测控系统的可靠运行。本文分别就变电所plc测控系统的硬件和软件提出抗干扰设计方案，有效地提高了测控系统的工作可靠性。2 plc硬件抗干扰2.1电源侧 抑制电源系

2、统引入的干扰：电网的干扰、频率的波动，将直接影响plc系统的可靠性和稳定性。如何抑制电源系统的干扰是提高plc的抗干扰性能的主要环节。加装滤波、隔离、屏蔽、开关稳压电源系统。设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从电源线传导到系统中，为了抑制电网大容量设备起停引起电压的波动，保持供电电压的稳压，可采用开关稳压电源。分离供电系统：plc的控制器与i/o系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电源分开，这样当输入输出供电断电时，不会影响到控制器的供电。2.2接地侧 良好的接地是保证plc可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相联，基本单元必须接地，如果选用

3、扩展单元，其接地点与基本单元接地点接在一起。为了抑制附加在电源及输入、输出端的干扰，应给plc接以专用地线，接地线与动力设备(如电动机)的接地点应分开。另外接地电阻要小于10欧姆，接地线要粗，接地面积要大于2平方毫米，而且接地点最好靠近plc装置，其间的距离要小于50米，接地线应避开强电回路，若无法避开时，应垂直相交，缩短平行走线的长度。实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段，良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。2.3信号侧 为了实现输入输出电路上的完全隔离，近年来在控制系统中光电耦合得到广泛应用，已称为防止干扰的最

4、有效措施之一。光电耦合器具有以下特点：首先，由于是密封在一个管壳内，不会受到外界光的干扰；其次，由于靠光传送信号，切断了各部件电路之间地线的联系；第三，发光二极管动态电阻非常小，而干扰源的内阻一般很大，能够传送到光电耦合器输入输出的干扰信号就变得很小；第四，光电耦合器的传输比和晶体管的放大倍数相比，一般很小，远不如晶体管对干扰信号那么灵敏，而光电耦合器的发光二极管只有在通过一定的电流时才能发光。因此，即使在干扰电压幅值较高的情况下，由于没有足够的能量，仍不能使发光二极管发光，从而可以有效地抑制掉干扰信号。 分享永无止境plc在硬件设计方面，首先对器件进行了严格的筛选和优化，而且在

5、电路结构及工艺上采取了一些独特的方式。例如，在输入/输出电路中都采用了光电隔离措施，做到电浮空，既方便接地，又提高了抗干扰性能；各个i/o端口除采用了常规模拟滤波外，还加上数字滤波；内部采用了电磁屏蔽措施，防止辐射干扰；采用了较先进的电源电路，以防止由电源回路串入的干扰信号。3 plc软件抗干扰 尽管在抗干扰设计中采用了硬件措施，但由于干扰信号产生的原因很复杂，且具有很大的随机性，很难保证系统完全不受干扰。因此往往在硬件抗干扰措施的基础上，采取软件抗干扰技术加以补充，作为硬件措施的辅助手段。软件抗干扰方法简单、灵活方便、耗费资源少，在微机测控系统中获得了广泛应用。 在软件设计时，

6、通常需要采用软件容错技术来提高监控系统的可靠性。软件容错技术的工作原理是允许系统出现错误或故障，当其发生时，系统会自动采取相应的容错措施来消除它或减轻其对系统的影响，以保证系统的正常运行。 本文采用西门子s7系列plc讨论基于rs-485网络监控系统的软件容错技术。3.1数据通信的容错技术 监控系统与现场各个测控分站通信是主从方式，采用固定帧长度或变帧长的报文格式来交换数据，即主站主动循环地向从站发送数据请求报文，当从站接受请求后，才响应数据报文。 为了消除由于线路干扰而产生的非法数据，监控系统接收到响应数据后，通过数据校验来判断数据的正确性。当监测到数据通信错误后，系统会自动将

7、该帧数据丢失，并重新发送数据请求报文，来获取分站响应的正确数据。 有时由于线路干扰、分站忙等原因，造成分站对主站的请求无响应，可采用有限次地定时重发数据请求报文，恢复正常通信，当重发1次请求报文后，该分站仍然无响应，系统就会报告错误信息，并开始与下一个分站的通信。对应部分程序如下：cscl:l    "pa100-cfcs"      //因泰莱pa100单元－重发次数     l    1     >=i       jc   txzd             //重发次数大于