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湖南嘉普云自动化设备有限公司
西门子SM321模块
程设计人员仅仅了解抗干扰的原则，掌握抗干扰的基本措施还不够，许多情况下干扰源对系统的干扰不是那么明显，应综合考虑各方面的因素，在实践中不断总结。在实际的工程设计中通常采用的主要抗干扰措施有：
（1）选择抗干扰能力强的产品
在控制系统的设备选型阶段，考虑到各厂家PLC抗干扰性能的优劣，选型时就需选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，EMC），尤其是抗外部干扰的能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC。其次还应了解生产厂家给出的抗干扰指标，如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等。另外好的方法是考察该型号PLC在类似工作环境中的使用情况。
（2）采用性能好的电源，抑制电网干扰
在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入。PLC系统的供电电源一般都采用隔离性能较好的电源，变送器的电源及与PLC有直接电气连接的仪表的供电电源应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的产品，以减少对PLC系统的干扰。
此外，PLC电源要与整个供电系统的动力电源分开，一般在进入PLC系统时加屏蔽隔离变压器。屏蔽隔离变压器的次级侧至PLC系统间必须采用不小于2mm2的双绞线。屏蔽体一般位于一、二次侧两线圈之间并与大地连接，这样就可消除线圈间的直接耦合。另外，电源谐波比较严重时，可在隔离变压器前面加滤波器来消除电源的大部分谐波。必要时可在供电的电源线路上接入低通滤波器，以滤去高频干扰信号。滤波器应放在隔离变压器之前，即先滤波后隔离。分离供电系统，将控制器、I/O通道和其他设备的供电采用各自的隔离变压器分离开来，也有助于抗电网干扰。
（3）电缆的选择和敷设
PLC控制系统的线路中有电源线、输入/输出线、动力线和接地线，布线不当则会造成电磁感应和静电感应等干扰，因此必须按照特定的要求布线。动力电缆为高压大电流线路，PLC系统的配线靠近时会受到干扰，因此布线时要将PLC的输入/输出线与其他控制线分开，不要共用一条电缆。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线，而且后者应采用屏蔽线，并且将屏蔽层接地。数字传送线也要采用屏蔽线，并且要将屏蔽层接地。外部布线时应将控制电缆、动力电缆、输入/输出线分开且单独布线，相互之间一般应保持30cm以上的间距。当实际情况只能允许在同一线槽布线时，就用金属板把控制电缆、动力电缆、输入/输出线间隔开来并屏蔽，金属板还必须接地。隔离变压器二次侧的电源线要采用2mm2以上的铜芯聚氯乙烯绝缘双绞软线。经过这样处理的电源线、输入/输出线与动力线就可以减少外界磁场及相互之间的干扰。
（4）安装中的抗干扰措施
PLC控制系统所处的环境对其自身的抗干扰也有一定的关系，因此在安装时应注意以下几个方面。
①滤波器、隔离稳压器应设在PLC控制柜的电源进线口处，不让干扰进入控制柜内，或尽量缩短进线距离。
②PLC控制柜应尽可能远离高压柜、大动力设备和高频设备。
③PLC要尽可能远离继电器之类的电磁线圈和容易产生电弧的触点。
④PLC要远离发热的电气设备或其他热源，并放在通风良好的位置上。
⑤PLC的外部要有可靠的防水措施，以防止雨水进入，造成机器损坏。
（5）正确选择接地点，完善接地系统
接地的目的通常有两个，一是为了安全，二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
系统接地方式有浮地方式、直接接地方式和电容接地3种。PLC控制系统属于高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以PLC控制系统的接地线一般采用一点接地和串联一点接地的方式，好单独接地，也可以与其他设备公共接地，但严禁与其他设备串连接地。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地的方式，即用一根大截面铜母线（或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于20mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻应小于2Ω，接地*埋在距建筑物10～15m远处，而且PLC系统的接地点必须与强电设备的接地点相距10m以上。
信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地，不接地时应在PLC侧接地。信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地。多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。连接接地线时，应注意以下几点：
①PLC控制系统单独接地。
②PLC系统的接地端是抗干扰的中性端子，正确接地可以有效消除电源系统的共模干扰。
③PLC系统的接地线至少用20mm2的接地线，以防止感应电的产生。
④输入/输出信号电缆的屏蔽线应与接地端子连接，且接地良好。
（6）外围设备干扰的抑制
①PLC输入/输出端子的保护
当输入信号源为感性元件，输出驱动的负载为感性元件时，对于直流电路应在其两端并联续流二极管。对于交流电路，应在其两端并联阻容吸收电路。其作用是为了防止在感性输入或输出电路断开时产生很高的感应电势或浪涌电流对PLC输入/输出端和内部电源的冲击，若PLC的驱动元件主要是电磁阀和交流接触器线圈，应在PLC输出端与驱动元件之间增加光电隔离的过零型固态继电器。
②输入/输出信号的防错
当输出元件为双向晶闸管或晶体管而外部负载又很小时，因为这类输出元件在关断时有较大的漏电流，使输入电路和外部负载电路不易关断，导致输入/输出信号的错误，为此应在这类输入/输出端并联旁路电阻，以减小PLC的输入电流和外部负载上的电流。
③漏电流
当采用接近开关、光电开关等直流两线式传感器输入信号时，若漏电流较大，应考虑由此而产生的误动作，使PLC输入信号不能关断。一般在PLC的输入端子上接一旁路电阻，以减少输入阻抗。同样用双向晶闸管输出时，为避免漏电流等原因引起的输出元件关断不了，也可以在输出端并联一旁路电阻。
④浪涌电压
在PLC触点（开关量）输出的场合，不管PLC本身有无抗干扰措施，都应采用RC吸收回路（交流负载）或并接续流二级管（直流负载），以吸收感性负载产生的浪涌电压。
⑤冲击电流
用晶体管或双向晶闸管输出模块驱动白炽灯之类的负载时，为保护输出模块，应在PLC输出端并接旁路电阻或与负载串联限流电阻。
（7）电磁干扰的抑制
根据干扰模式的不同，PLC控制系统的电磁干扰分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射等在信号线上感应的电压叠加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电时，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（这是PLC系统I/O模块损坏率较高的主要原因）。这种共模干扰可为直流，也可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间的感应以及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压。这种电压叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。为了保证PLC控制系统在工业环境中免受或减少电磁干扰，一般采用隔离和屏蔽的方法。
S7-300CPU
6ES7 312-1AE13-0AB0
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S7-300开关量模板（数字量模块）
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