大家有沒有遇到這樣的現象:PLC CPU運行好好的突然停掉了,可能所有的燈全閃爍,PC連不上CPU,所有與CPU的通信都中斷了,重新啟動后又可以正常運行了,但是所有的過程數據丟失,可是運行一段時間又會出現同樣的問題。 CPU恢復后查看診斷緩沖區,提示CPU進入故障(DEFECT)模式。那么什么原因觸發CPU進入故障模式呢?可能有多種原因,這里我們只討論干擾造成的原因。
有的CPU安裝在電氣室,環境總體還可以,干擾從哪里來?我們先看一下手冊中推薦的接地饋電系統圖,以S7-1500為例,參考圖1。
推薦CPU/IM的電源M端接地,因為所有電源的M端接地會減少各個獨立單元之間的電位差,這也是我們常說的等電位連接。那么M端連接到哪里去了?M端與系統的邏輯地在內部是連通的,可以參考圖2。
這樣就可以知道了,如果接地系統不好,直接會影響到CPU系統的邏輯地,造成CPU進入故障模式。這種情況下M端如果浮地效果會好嗎?如果是一個獨立的系統(多個系統需要等電位連接,還要看看其它系統的要求),效果應該好。除此之外,需要注意系統內部的干擾也會串進CPU的邏輯地上,這樣的情況比較多,例如CPU電源與控制回路的電源相同,控制回路帶有感性負載,例如繼電器和電磁閥線圈等,看一下輸出的接線圖,參考圖3.
M端為公共端,連接負載的一端,這些負載在斷開時放電,干擾的電壓既有幅值又有頻率,直接對CPU的邏輯地進行沖擊,參考圖4.
如果這種情況下接地可以避免嗎?效果不好,因為頻率高了,接地導線的感抗非常大,干擾信號不容易快速釋放,如果輸出關斷頻率高,M端的電壓會累積到一個非常高的水平,相當倒一盆水,還沒有排放完,第二盆水又來了。這種情況下必須在負載端使用釋放回路,例如RC回路或者二極管等。
如果控制電源與CPU電源分開可以嗎,當然好,但是如果進行等電位連接即兩個電源的M端連接,負載上沒有釋放回路,干擾會串進來就沒有效果了,所以負載回路安裝釋放元件是必須的。如果CPU浮地安裝,還需要考慮,與其他站點的通信(Profibus、Profinet)就會有問題(如果不使用一個電源)。也可以使用PS給CPU供電,負載使用其它電源,這樣CPU的邏輯地就與外部隔離了,參考圖5,效果好但是價格稍高點。所以系統的供電與接地還需要設計者自己考慮了。
注意:
本文僅代表作者自己的分析觀點。由于技術的局限性,分析的觀點可能會有錯誤,歡迎大家指正。
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原文標題:PLC 系統的供電與接地分析
文章出處:【微信號:GKYXT1508,微信公眾號:工控云學堂】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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