交流220V中間繼電器對(duì)PLC通訊干擾的分析
1 故障現(xiàn)象
我公司1000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，采用集散控制，其生料制備系統(tǒng)由1臺(tái)PLC控制。由于生料磨房距離中央控制室較遠(yuǎn)，為了降低成本，在生料磨房就地設(shè)立遠(yuǎn)程I/O站，與中央控制室PLC主機(jī)進(jìn)行通訊。通訊電纜采用屏蔽雙絞線。1993年4月投入使用。從2002年5月13日到6月6日，PLC數(shù)十次顯示與遠(yuǎn)程I/O站通訊故障跳停，復(fù)位重開正常，而且跳停時(shí)間無規(guī)律，最短15min，最長超過10h，一班跳停四五次。由于采用中央控制室集中開機(jī)，造成無法正常生產(chǎn)，從6月6日到13日，生料制備系統(tǒng)全部設(shè)備采用現(xiàn)場開機(jī)，PLC進(jìn)行監(jiān)視維持生產(chǎn)，但PLC故障依舊。2 查找原因
為了消除該故障，除了I/O插件未更換外，我廠先后采取了更換通訊插件、中央單元插件、定時(shí)插件、機(jī)箱、電源、程序等措施，將PLC及遠(yuǎn)程I/O站通訊插件更換一遍，仍然沒有效果。測量PLC及遠(yuǎn)程I/O站接地電阻0.1Ω，接地良好。從而可以斷定通訊故障是由外部電磁干擾引起的。為了找到真正的干擾源，派專人在遠(yuǎn)程I/O站蹲點(diǎn)觀察。聽到與遠(yuǎn)程I/O站控制柜相鄰的增濕塔控制柜里有“噼噼啪啪”響聲時(shí)，PLC顯示與遠(yuǎn)程I/O站通訊故障跳停。經(jīng)反復(fù)確認(rèn)響聲為3個(gè)交流220V通用中間繼電器頻繁動(dòng)作所致。這3個(gè)中間繼電器由3個(gè)帶電接點(diǎn)溫度表控制(測量增濕塔入口氣體溫度、出口氣體溫度及電除塵器入口氣體溫度)，當(dāng)實(shí)際溫度在電接點(diǎn)溫度設(shè)定值附近波動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致電接點(diǎn)接觸時(shí)開時(shí)閉，中間繼電器線圈供電不穩(wěn)定，使繼電器頻繁動(dòng)作，發(fā)出響聲。將這3個(gè)交流220V通用中間繼電器拔掉后，故障消失。從電路上看，這3個(gè)交流220V通用中間繼電器與I/O信號(hào)無任何聯(lián)系?？梢?，故障是由交流220V通用中間繼電器電磁干擾引起的。（www.dqjsw.com.cn）3 原因分析
電磁繼電器是由線圈、鐵芯、磁軛、銜鐵、觸點(diǎn)等構(gòu)成。線圈的電感和分布電容較大。當(dāng)繼電器得電時(shí)，線圈就有電流通過，線圈周圍就會(huì)產(chǎn)生磁場，當(dāng)線圈電流通路被切斷時(shí)，線圈周圍磁場突然消失。這種突變磁場就會(huì)在線圈中感應(yīng)出瞬態(tài)浪涌電壓。當(dāng)繼電器不斷得電、失電、再得電，頻繁動(dòng)作時(shí)，磁場就會(huì)快速瞬變，從而在線圈周圍感應(yīng)出脈沖電壓串；另一方面，在觸點(diǎn)吸合或斷開瞬間，觸點(diǎn)間也會(huì)產(chǎn)生電弧，造成觸點(diǎn)間燃弧、熄滅、再燃弧，從而形成陡峭的瞬間快速脈沖電壓串。無論是線圈中突變磁場干擾，還是電弧群干擾，都具有很強(qiáng)的干擾性，都會(huì)通過電源線干擾遠(yuǎn)程I/O站與PLC通訊的正常工作，導(dǎo)致PLC邏輯判斷出錯(cuò)。我們模擬電接點(diǎn)接觸不好的情況，即通過對(duì)交流220V通用中間繼電器顫抖供電，用示波器觀察遠(yuǎn)程I/O站220V、24V、12V、5V電源波形，與正常時(shí)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)疊加了不少高次諧波，說明產(chǎn)生了干擾電磁波。從上面的分析可知，繼電器的電磁干擾主要來自線圈中快速突變磁場感應(yīng)的脈沖電壓串和觸點(diǎn)間通斷產(chǎn)生的電弧群。4 解決辦法
為了抑制繼電器的電磁干擾，我們先后采取對(duì)遠(yuǎn)程I/O站220V、24V、12V、5V電源加電容濾波、π型濾波等措施，均無效。將0.22μF電容與220Ω電阻串聯(lián)組成RC阻尼電路，在繼電器的線圈兩端并聯(lián)后，繼電器無論如何頻繁動(dòng)作，都不出現(xiàn)通訊故障?？梢?，RC阻尼電路對(duì)繼電器的電磁干擾有很好的扼制作用。
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