PLC現場干擾問題淺析

本人在自動化行業工作多年，碰到過各種各樣的現場干擾問題。在這里將碰到過的各種各樣的問題進行分類歸納,找出解決問題的辦法。希望對同行有所幫助。

《孫子兵法》是中國古典軍事文化遺產中的璀璨瑰寶，是中國youxiu文化傳統的重要組成部分。到現代依然有其非常豐富的內涵，為各行各業人所推崇。也為本人所愛，“兵者五事，一曰道二曰天三曰地，四曰將五曰法”意指：用兵有五件事重要，兵法、天時、地利、將才、軍法。借用到此分別指：現場干擾原理、管線、接地、人才、技術規定。此文依此次序對現場干擾及處理做一探討。

一道

必須知道引起現場干擾的源頭。所謂治bing先治本，找出問題所在，才能提出解決問題的辦法。二天

信號線、通訊線等線的品質及布線方法是工程中兩個關健要素，若選材不當、布線凌亂會出現各種各樣不可預測情況，使系統調試無法運行，解決問題相當困難，有時要換線，有時線路要重布，在施工現場重做這些困難重重。是為先天不足、后天困難。

三地

現場對信號線干擾，產生數值漂移、不穩定、亂動作、損耗等等現象均與接地有關。在系統工程中接地處理不好，直接影響到系統穩定性及可靠性。所以接地問題至關重要。

四將（設計）

自動化工程需要的知識，豐富的經驗。一個好的設計、好的施工，后面調試才能順利進行，而這些都需要的知識和經驗的累積。

五法（技術）

一個自動化系統工程包括儀表、現場、PLC、通訊及上位組態，各個部分都關系到系統的成功與否，缺一不可

壹、道--基本原理

現場引起干擾的原因很多，要解決干擾問題，須先找出引起干擾的原因，再針對問題進行解決。有些干擾可以事后想補求辦法，有些干擾事后解決就會非常麻煩。象布線一般在施工時就有要求，否則在現場重新布線存在很大的困難，有時候根本就不允許。

逆變器件的介紹

1.SCR和GTO晶閘管

⑴普通晶閘管SCR 曾稱可控硅，它有三個極：陽極，陰極和門極。

SCR的工作特點是，當在門極與陰極間加一個不大的正向電壓（G為+，K為—）時，SCR即導通，負載Rl中就有電流流過。導通后，即使取消門極電壓，SCR仍保持導通狀態。只有當陽極電路的電壓為0或負值時，SCR才關斷。所以，只需要用一個脈沖信號，就可以控制其導通了，故它常用于可控整流。

作為一種無觸點的半導體開關器件，其允許反復導通和關斷的次數幾乎是無限的，并且導通的控制也十分方便。這是一般的“通-斷開關”所望塵莫及的，從而使實現異步電動機的變頻調速取得了突破。但由于變頻器的逆變電路是在直流電壓下工作的，而SCR在直流電壓下又不能自行關斷，因此，要實現逆變，還必須增加輔助器件和相應的電路來幫助它關斷。所以，盡管當時的變頻調速裝置在個別領域（如風機和泵類負載）已經能夠實用，但未能進入大范圍的普及應用階段。

⑵門極關斷（GTO）晶閘管 SCR在一段時間內，幾乎是能夠承受高電壓和大電流的only半導體器件。因此，針對SCR的缺點，人們很自然地把努力方向引向了如何使晶閘管具有關斷能力這一點上，并因此而開發出了門極關斷晶閘管。

GTO晶閘管的基本結構和SCR類似，它的三個極也是：陽極（A）、陰極（K）和門極（G）。其圖行符號也和SCR相似，只是在門極上加一短線，以示區別。

GTO晶閘管的基本電路和工作特點是：

①在門極G上加正電壓或正脈沖（開關S和至位置1）GTO晶閘管即導通。其后，即使撤消控制信號（開關回到位置0），GTO晶閘管仍保持導通。可見，GTO晶閘管的導通過程和SCR的導通過程完全相同。

②如在G、K間加入反向電壓或較強的反向脈沖（開關和至位置2），可使GTO晶閘管關斷。　用GTO晶閘管作為逆變器件取得了較為滿意的結果，但其關斷控制較易失敗，故仍較復雜，工作頻率也不夠高。而幾乎是與此同時，大功率管（GTR）迅速發展了起來，使GTO晶閘管相形見絀。因此，在大量的中小容量變頻器中，GTO晶閘管已基本不用。但其工作電流大，故在大容量變頻器中，仍居主要地位。

變頻器短路故障是變頻器維修技術中一個重要課題，針對這個問題要從一下方面去分析：

（ 1 ）故障特點

a ）次跳閘有可能在運行過程中發生，但如復位后再起動，則往往一升速就跳閘。

b ）具有很大的沖擊電流，但大多數變頻器已經能夠進行保護跳閘，而不會損壞。由于保護跳閘十分迅速，難以觀察其電流的大小。

（ 2 ）判斷與處理

步，首x要判斷是否短路。為了便于判斷，在復位后再起動前，可在輸入側接入一個電壓表，重新啟動時，電位器從零開始緩慢旋動，同時，注意觀察電壓表。如果變頻器的輸出頻率剛上升就立即跳閘，且電壓表的指針有瞬間回“ 0 ”的跡象，則說明變頻器的輸出端已經短路或接地。

第二步，要判斷是在變頻器內部短路，還是在外部短路。這時，應將變頻器輸出端的接線脫開，再旋動電位器，使頻率上升，如仍跳閘，說明變頻器內部短路；如不再跳閘，則說明是變頻器外部短路，應檢查從變頻器到電動機之間的線路，以及電動機本身。

1.2、輕載過電流負載很輕，卻又過電流跳閘。

這是變頻調速所特有的現象。在 V/F 控制模式下，存在著一個十分突出的問題：就是在運行過程中，電動機磁路系統的不穩定。其基本原因在于：

低頻運行時，為了能帶動較重的負載，常常需要進行轉矩補償（即提高 U/f 比，也叫轉矩提升）。導致電動機磁路的飽和程度隨負載的輕重而變化。這種由電動機磁路飽和引起的過電流跳閘，主要發生在低頻、輕載的情況下。解決方法：反復調整 U/f 比。

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矢量變頻器技術是基于DQ軸理論而產生的,它的基本思路是把電機的電流分解為D軸電流和Q軸電流,其中D軸電流是勵磁電流,Q軸電流是力矩電流,這樣就可以把交流電機的勵磁電流和力矩電流分開控制,使得交流電機具有和直流電機相似的控制特性,是為交流電機設計的一種理想的控制理論,大大提高了交流電機的控制特性.不過目前這種控制理論已經不僅僅應用在交流異步電動機上了,直流變頻電動機(BLDC,也就是永磁同步電動機)也大量使用該控制理論.

矢量與向量是數學上矢量（向量）分析的一種方法或概念，兩者是同一概念，只是叫法不同，簡單的定義是指既具有大小又具有方向的量。矢量是我們(大陸)的說法,向量的說法一般是港臺地區的文獻是用的.意義和"布什"和"布希"的意思大致一樣.矢量控制主要是一種電機模型解耦的概念.

在電氣領域主要用于分析交流電量，如電機分析，等，在變頻器中的應用即基于電機分析的理論進行變頻控制的，稱為矢量控制型變頻器，實現的方法不是唯y的，但數學模型基本一致。

1　引言 　　交流電機矢量控制理論是德國學者K Hass和FBlaschke建立起來的，作為交流異步電機控制的一種方式，矢量控制技術已成為變頻調速系統的s選方案交流電機的矢量控制技術是基于交流電機的動態模型，通過建立交流電機的空間矢量圖，采用磁場定向的方法將定子電流分解為與磁場方向一致的勵磁分量和與磁場方向正交的轉矩分量，并分別對磁通和力矩進行控制，而使異步電機可以像他勵直流電機一樣控制。隨著計算機技術飛速發展，功能強大的數字信號處理器（DSP）的廣泛應用使得矢量控制逐漸走向了實用化。

DSP按數據格式可分為DSP和浮點DSP兩類。考慮到價格原因，早期的矢量控制器多采用DSP，而浮點數運算要經過軟件處理，因此增加了軟件的復雜性。隨著浮點DSP性價比的提高，更多的矢量控制器將采用浮點DSP。而要完成電機的控制，PWM調制必須進行優化設計。在這種情況下，一個DSP很難完成矢量控制器和優化的PWM調制兩項工作，需要雙機協同工作才能完成的矢量控制系統。本文基于TI公司的浮點DSP芯片TMS320VC33和TMS320F240設計了雙微機結構的矢量控制系統。TMS320VC33主要完成矢量控制計算，發揮它浮點數運算快的特點，而TMS320F240用硬件實現PWM調制功能。本文給出一全數字化的雙DSP矢量控制系統，并在1．5kW籠型異步電機上進行了實驗，取得了良好效果。

2　矢量控制的原理 　　矢量控制技術通過坐標變換，將三相系統等效變換為M－T兩相系統，將交流電機定子電流矢量分解成兩個直流分量（即磁通分量和轉矩分量），從而達到分別控制交流電動機的磁通和轉矩的目的，因而可獲得與直流調速系統同樣好的控制效果。

3　系統組成及設計 　　基于雙DSP矢量控制的三相籠型異步電機驅動系統的系統電路結構圖，該變頻器采用交直交電壓型結構和SVPWM脈寬調制方式。系統由三相整流器、濾波電容、電壓型逆變器、逆變器驅動電路、三相籠型異步電機和雙DSP控制系統構成。

其中雙DSP控制系統由VC33子系統，F240子系統和數據交換單元三部分構成。矢量控制以VC33芯片為核心，用來完成矢量控制核心算法，及兩相電流檢測。F240主要完成三相PWM波形生成，電機測速及過壓保護功能。數據交換部分采用雙端口RAM，可使兩個DSP芯片迅速、方便地交換數據，增強了雙DSP系統的并行處理能力。

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