西门子PLC模拟量抗干扰接线经验
模拟量信号干扰分析及11种解决秘诀
模拟量信号干扰分析及11种解决秘诀关键词：PLC 模拟量 信号干扰1、概述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种电机设备上，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。
2、电磁干扰源及对系统的干扰影响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。
3、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。
西门子S7-300PLC模拟量接线常见问题
西门子S7-300PLC模拟量接线常见问题问题:什么是2线和4线的测量传感器,以及连接时的注意事项?解答:2线传感器是一个被动的测量传感器,它的电源是由SM331来提供的;4线传感器是一个主动测量传感器,它的电源由外部电源提供而不是SM331提供,2根测量线被连接到SM上,所以SM331(－7KF)最大有8个通道。
注意:・2线测量传感器连接Mana与M(短接11和20端,11端和10端);短接没用的同通道组的通道,跨接一个 3.3K W的电阻。
・4线测量传感器短接10和11端,短接所有的Mx-到Mana。
问题:怎样接一个没有用的模拟量模块的输入?解答:没有用的模拟量输入接线应依靠这个输入的参先化,首先必须明确它是电压输入还是电流输入,以及设定了怎样的测量范围,被设定的测量量是电阻值还是温度值。
根据参数设定,可以按照以下方式连接没有用的模拟量输入。
这种连接对于SM331来说是非常必要的。
因为它每个通道组有两个物理输入点,那么没有用的通道可能会影响或破坏一个通道组另一个通道的诊断,特别是的1-5V、4 -20mA的信号。
问题:如何设置和修改以下模块的分辨率?・6ES7331-7KB01-0AB0・6ES7331-7KB00-0AB0・6ES7331-7KF01-0AB0・6ES7331-7KF00-0AB0解答:这些分辨率不可以直接在硬件组态中选择,它只能被间接的通过干扰频率抑制来设置。
下列表格提供了相关数据:问题:SM322连接S＋和S－的目的?解答:对于电压输出,S＋和S－连接起来是为了检测负载侧实际压降,并把它传回到SM332,这将模块对外部的波动和偏差进行补偿,以提高负载侧的精度例如,温度的改变。
如果不需要,那么将S＋和QV、S－和Mana相连,或让S＋、S－开路。
问题：SM332的S+和S-连接端有什么用？解答：S+和S-连接端用于获取负载的实际电压值并将之传送回SM332。
从而使模块能够(在一定程度上)弥补，例如，由于温度变化而导致的波动和偏差。
模拟量抗干扰接线经验
模拟量抗干扰接线经验
1、说起S7-300系列I/O模块，特别是ET200M中的SM331-7KB02/-7KF02等AI模块，相信很多人都遇见过共模干扰电压(Ucm)超限出现上/下溢出，而不能正常使用；特别是4线制仪表或传感器信号最易出现这种故障现象。
2、为应对这种共模干扰电压(Ucm)现象，相信大家都是外加AI信号隔离模块解决。
但这种方案同时也增加了硬件成本开销、控制柜体布局容量、硬件安装调试时间，以及设备故障点等诸多问题。
3、当然，一些系统集成商将增加AI信号隔离模块的方案，作为项目成本开销并向用户追加投入费用的依据。
4、众所周知，在SIENENS的S7-300系列4～20mADC测量范围手册说明书里，有很大篇幅讲解关于2线或4线制仪表、隔离与非隔离模块、I/U/RTD/TC等信号抑制共模干扰电压(Ucm)接线的推荐方案。
5、简单的说，SIENENS的S7-300系列4～20mADC测量范围手册说明书中，对抑制共模干扰电压(Ucm)接线的处理方法如下：
（1）每个通道的M- 输入端必须连接到模块地。
（2）Mana端也必须接地。
（3）再将Mana端与每个通道的M- 输入端短接线。
（4）将未用到的COMP+端接地。
6、个人在现场遇见过几次这种干扰现象，都以SIENENS推荐的接线方案处理好，并且还按此方案成功指导过其他同事类似的问题处理。
抗干扰处理方法
PLC抗干扰处理办法一、模拟量抗干扰处理办法1.1 、模拟量类型：1.1.1 模拟量输入类型（可根据客户需求定制）1.1.2 模拟量输出类型1.2 模拟量输入抗干扰处理办法特点：1. 测温范围广：2. K型：抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000C，短期1200 C。
3. E 型：在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。
宜在氧化性、惰性气氛中连续使用4. J型：既可用于氧化性气氛（使用温度上限750C），也可用于还原性气氛（使用温度上限950C），并且耐H2及CO气体腐蚀，多用于炼油及化工；5.S型：抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1400C，短期1600 C。
在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；1 .热电偶不能和强电放在一个线槽内2. 使用隔离型热电偶（信号线与屏蔽线分开的热电偶）处理方法：1. 检测冷端温度，冷端（查看冷端寄存器）与室温（环境温度）是否一致，如有偏差，现将冷端修正准确；1. 冷端温度温度正常时，将EK热电偶放在外部，不接其他负载，且不能与强电放在一个线槽时检测温度（AD模拟量对应寄存器）2. 将机壳接地，EK模拟量的线上加锡箔纸，并与其它干扰源隔开3. 加104 瓷片电容、磁环做防干扰处理4. 开关量信号和模拟量信号分开走，模拟信号最好采用单独屏蔽线5. 集成电路或晶体管设备的输入输出信号线，必须使用屏蔽电缆，在输入输出侧悬空，而在控制器侧接地。
6. 信号线缆要远离强干扰源，如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备。
7. 交流输入输出信号与直流输入输出信号应分别使用各自的电缆，并按传输信号种类分层敷设8. 采用隔离器，把信号源与PLC隔离开，通过隔离器在把信号输入到PLG9. 采用隔离变送器，将温度信号通过隔离变送器转换成电压信号或电流信号在送入到PLC。
1.2.2 PT100特点：1. 测温范围：-99.9~499.9 C,线距越长线损越大1. 三线制PT100需要并成两线制接线，AD端接信号线，其余两根接在GND端2. 线距1.5m 左右，若测温距离长需使用特殊的延长线（线损小）3. 滤波，（1）电容滤波：如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低同滤波器来抑制高频串模干扰，（这里我们可以采用一个47UF\16V 的电解电容来处理）（2）数字滤波：PLC内部有特需寄存器，可以改变数值的大小来确定温度采集的频率。
降低模拟量信号干扰的十个有效方法
降低模拟量信号干扰的十个有效方法
（一）首先，PLC系统有自己的专用接地，做到这一点，很多干扰问题都会迎刃而解。
（二）PLC供电加隔离变压器，可以从电源进线侧排除干扰源。
（三）加1:1信号隔离器，可以直接从信号源侧排除干扰源。
（四）加磁环，可以排除信号传输线路的干扰源。
（五）开关量信号和模拟量信号分开走，模拟信号和数字信号不能合用同一根多芯电缆，更不能和电源线共用电缆，从综合布线的角度尽可能与干扰源分离。
（六）模拟信号最好采用单独屏蔽线，在输入输出侧悬空，而在PLC侧接地，直接保护信号源。
（七）信号类型最好采用4-20mA，加强信号源。
（八）模拟信号负载是电磁阀类的，最好能选1.5的线，减少信号源的衰减。
（九）信号线缆要远离强干扰源，如变频器、大功率硅整流装置和大型动力设备，尽可能让信号源远离强磁场干扰源。
（十）软件中采用数字滤波或斜坡函数等算法过滤干扰信号，没有办法的办法，软件弥补硬件缺陷。
西门子PLC的抗干扰措施
西门子PLC的抗干扰措施南京航大意航科技有限公司 左夏1.概述西门子S7系列可编程控制器是专门为工业控制设计的，在设计和制造过程中SIEMENS采取了多层次抗干扰措施，使系统能在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作。
运行的稳定性和可靠性很高，PLC平均无故障工作时间高达几万小时。
随着计算机技术的发展，PLC的功能也越来越强，使用越来越方便，因此在工业控制系统中使用日益广泛。
但是，产品的可靠性高只是保证系统可靠工作的前提，还必须在设计和安装PLC系统过程中采用相应的措施，才能保证系统可靠工作。
在PLC使用现场的情况往往比较复杂，常常存在各种不同配电、控制及驱动设备,各个设备之间控制电缆的铺设也很接近，这就造成了干扰的产生。
电网的波动、大功率用电设备电缆线及其本身产生的电磁斜波，另外一些自然环境如闪电等都会对PLC的正常工作造成影响。
2.PLC系统设计时的抗干扰措施2.1 .硬件措施2.1.1.屏蔽:采用屏蔽有两个目的：一是限制内部的辐射电磁能越出某一区域；二是防止外来的辐射进入某一区域。
对电源变压器、中央处理器、编程器等主要部件，采用导电、导磁性良好的材料进行屏蔽处理，以防止外界干扰信号的影响。
选择机柜时因尽量选择框架结构的控制柜，同时要保证机柜的密封性能良好。
2.1.2.滤波:对供电系统计输入线路采用多种形式的滤波处理，以消除和抑制高频干扰信号，也削弱两个模块间的相互影响。
2.1.3.电源调整与保护:电源波动造成电压畸变或毛刺，将对PLC及I/O模块产生不良影响。
对CPU核心部件所需要的＋5V电源采用多级滤波处理，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。
尽量时电源线平行走线，时电源线对地呈低阻抗，以减少电源噪声干扰。
其屏蔽层接地方式不同，对干扰抑制效果不一样，一般次级线圈不能接地。
输入、输出线应用双绞线且屏蔽层应可靠接地，以抑制共摸干扰。
2.1.4.隔离:在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地把他们各离开来，以防外部的干扰信号及地线环路中产生的噪声电信号通过公共地线进入PLC本机，从而影响其正常工作。
抗干扰处理方法
PLC抗干扰处理办法一、模拟量抗干扰处理办法1.1、模拟量类型：1.1.1模拟量输入类型（可根据客户需求定制）1.1.2 模拟量输出类型1.2模拟量输入抗干扰处理办法特点：1.测温范围广：2.K型：抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000℃，短期1200℃。
3.E型：在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。
宜在氧化性、惰性气氛中连续使用4.J型：既可用于氧化性气氛（使用温度上限750℃），也可用于还原性气氛（使用温度上限950℃），并且耐H2及CO气体腐蚀，多用于炼油及化工；5.S型：抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1400℃，短期1600℃。
在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；注意：1.热电偶不能和强电放在一个线槽内2.使用隔离型热电偶（信号线与屏蔽线分开的热电偶）处理方法：1.检测冷端温度，冷端（查看冷端寄存器）与室温（环境温度）是否一致，如有偏差，现将冷端修正准确；1.冷端温度温度正常时，将EK热电偶放在外部，不接其他负载，且不能与强电放在一个线槽时检测温度（AD模拟量对应寄存器）2.将机壳接地，EK模拟量的线上加锡箔纸，并与其它干扰源隔开3.加104瓷片电容、磁环做防干扰处理4.开关量信号和模拟量信号分开走，模拟信号最好采用单独屏蔽线5.集成电路或晶体管设备的输入输出信号线，必须使用屏蔽电缆，在输入输出侧悬空，而在控制器侧接地。
6.信号线缆要远离强干扰源，如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备。
7.交流输入输出信号与直流输入输出信号应分别使用各自的电缆，并按传输信号种类分层敷设8.采用隔离器，把信号源与PLC隔离开，通过隔离器在把信号输入到PLC。
9.采用隔离变送器，将温度信号通过隔离变送器转换成电压信号或电流信号在送入到PLC。
1.2.2 PT100特点：1.测温范围：-99.9~499.9℃，线距越长线损越大注意：1.三线制PT100需要并成两线制接线，AD端接信号线，其余两根接在GND端2.线距1.5m左右，若测温距离长需使用特殊的延长线（线损小）3.滤波，（1）电容滤波：如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低同滤波器来抑制高频串模干扰，（这里我们可以采用一个47UF\16V的电解电容来处理）（2）数字滤波：PLC内部有特需寄存器，可以改变数值的大小来确定温度采集的频率。
西门子PLC系统中模拟量干扰引起的故障分析及解决
14随着现代工业自动化程度的不断提高,自动化设备的运行稳定性显得至关重要,而由干扰引起控制系统的故障层出不穷,严重影响设备正常运行。
本文通过现场模拟量显示满量程故障分析,减轻干扰带来的破坏,最终达到消除干扰目的。
1 数字化系统故障简述一套冲渣溢流回水系统,如图1所示设备包含超声波液位仪4台,分别连续显示并控制调节池、清水池、回用水池、污泥池的上下液位;电磁流量计3套,分别监测废水输送泵出口流量、清水池泵流量、污泥池螺杆泵处理流量;故障现象:4个液位计显示满量程,现场检查,一只回水池液位计故障,在更换新的液位计后,现场所有液位计显示正常,但上位机仍然出现模拟量显示故障,检查通讯连接正常。
液位出现信号全部显示2.7米,经过几个月的跟踪记录,每个月大概出现几次,时间没有规律,对流量计电源停电无效,而总电源停后恢复正常,由此判定PLC有干扰引起故障。
2 数字化系统故障分析与解决2.1 接地情况的分析和处理考虑交流地和信号接地不可共用,屏蔽地和保护接地应连接各自接地排,模拟信号屏蔽线接地,控制系统以及柜体的接地进行检查,发现几个液位计采用两点接地,部分液位计电缆存在破损并且与屏蔽有接触,对模拟量的现场接线屏蔽层拆除,统一采用柜体端接地[1]。
2.2 控制系统电源负载能力计算及处理考虑控制系统电源负载能力越小,干扰影响越大,系统采用s7-300plc如表1所示,通过表中各模块设计参数计算电源容量是否满足要求[2]:计算5V背板总线吸取的电流＝100+200+15＋110*4＋50*2＝855 mA<1.2A最大背板输出电流;计算24V负载电流:CPU+365+CP+DI*4+DO*2+AI*2=900+200+400+7*32*4(896)+(160+37×32)*2(2688)+30=5114mA。
电源应留有0.5-1倍余量,而且电源的效率在70-收稿日期:2018-12-10作者简介:葛培(1981—),男,江苏南通人,本科,毕业于南通工学院,电气工程师,研究方向:自动化数字控制技术应用。