PLC現(xiàn)場干擾問題淺析

本人在自動化行業(yè)工作多年，碰到過各種各樣的現(xiàn)場干擾問題。在這里將碰到過的各種各樣的問題進(jìn)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(chǎn)中的璀璨瑰寶，是中國youxiu文化傳統(tǒng)的重要組成部分。到現(xiàn)代依然有其非常豐富的內(nèi)涵，為各行各業(yè)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(xiàn)場干擾原理、管線、接地、人才、技術(shù)規(guī)定。此文依此次序?qū)ΜF(xiàn)場干擾及處理做一探討。

一道

必須知道引起現(xiàn)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(zhì)及布線方法是工程中兩個關(guān)健要素，若選材不當(dāng)、布線凌亂會出現(xiàn)各種各樣不可預(yù)測情況，使系統(tǒng)調(diào)試無法運(yùn)行，解決問題相當(dāng)困難，有時要換線，有時線路要重布，在施工現(xiàn)場重做這些困難重重。是為先天不足、后天困難。

三地

現(xiàn)場對信號線干擾，產(chǎn)生數(shù)值漂移、不穩(wěn)定、亂動作、損耗等等現(xiàn)象均與接地有關(guān)。在系統(tǒng)工程中接地處理不好，直接影響到系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性。所以接地問題至關(guān)重要。

四將（設(shè)計）

自動化工程需要的知識，豐富的經(jīng)驗(yàn)。一個好的設(shè)計、好的施工，后面調(diào)試才能順利進(jìn)行，而這些都需要的知識和經(jīng)驗(yàn)的累積。

五法（技術(shù)）

一個自動化系統(tǒng)工程包括儀表、現(xiàn)場、PLC、通訊及上位組態(tài)，各個部分都關(guān)系到系統(tǒng)的成功與否，缺一不可

壹、道--基本原理

現(xiàn)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(jìn)行解決。有些干擾可以事后想補(bǔ)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(xiàn)場重新布線存在很大的困難，有時候根本就不允許。

變頻器維修技術(shù)系列之電壓保護(hù)

1、 過電壓保護(hù)

產(chǎn)生過電壓的原因及處理方法：

① 電源電壓太高

② 降速時間太短

③ 降速過程中，再生制動的放電單元工作不理想，來不及放電，請增加外接制動電阻和制動單元

④ 請檢查放電回路有沒有發(fā)生故障，實(shí)際并不放電；對于小功率的變頻器很有放電電阻損壞

2、 欠電壓保護(hù)

產(chǎn)生欠電壓的原因及處理方法：

① 電源電壓太低

② 電源缺相；

③ 整流橋故障：如果六個整流二極管中有部分因損壞而短路，整流后的電壓將下降，對于整流器件和晶閘管的損壞，應(yīng)注意檢查，及時更換。

變頻器在各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。變頻器構(gòu)造復(fù)雜，涉及知識面較廣，故障種類千奇百怪，維修難度較大。維修人員要想快速地提高維修水平，不但要有一定的理論基礎(chǔ)，而且還必須掌握一定的實(shí)用方法。

利用變頻技術(shù)對交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速不僅在性能指標(biāo)上遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的直流調(diào)速，而且在諸多方面都優(yōu)于直流電動機(jī)調(diào)速。因此，在各個領(lǐng)域，變頻器都得到了廣泛的使用。然而變頻器中同自然界中的萬事萬物一樣，存在著老化和壽命期限的問題，在長期的運(yùn)行過程中變頻器中的元器件不可避免地會因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)這樣或那樣的故障。

快速地對變頻器進(jìn)行修復(fù)不是一件容易的事情，它所涉及知識面較寬、性也比較強(qiáng)。維修人員要想快速地提高維修水平，不但要有一定的理論基礎(chǔ)，而且還必須有大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。筆者結(jié)合幾個具體的維修案例，介紹幾種變頻器維修實(shí)用方法。

1 逐步縮小法

所謂逐步縮小法，就是通過對故障現(xiàn)象進(jìn)行分析、對測量參數(shù)做出判斷，把故障產(chǎn)生的范圍一步一步地縮小，后落實(shí)到故障產(chǎn)生的具體電路或元器件上。它實(shí)質(zhì)上是一個肯定、否定、再肯定、再否定，后做到肯定（判定）的判斷過程。

例如一臺變頻器通電后，發(fā)現(xiàn)操作盤上無顯示。首先判斷肯定是無直流供電（可用萬用表測量其直流電源電壓），進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)高壓指示燈是亮的（測量PN電壓進(jìn)一步證實(shí)），否定主回路高壓電路的故障，肯定了開關(guān)電源中給操作盤供電的一路電源有問題。測該路電源的交流電壓正常，無直流輸出，又無短路現(xiàn)象，就可以斷定是該電源電路的整流管損壞。這個例子采用的是典型的逐步縮小法。它的整個過程就是通過分析和參數(shù)測量，判斷、肯定、否定幾個回合，后確定是整流管損壞。

2 順藤摸瓜法

所謂順藤摸瓜法就是根據(jù)變頻器工作原理，順著故障現(xiàn)場，沿著信號通路，逐步深入，直達(dá)故障發(fā)生點(diǎn)，終尋找到故障產(chǎn)生部位的一種方法。

例如一臺變頻器輸出電壓三相不平衡。這種故障顯然是由2種可能性造成的。一種可能是逆變橋內(nèi)6個單元中至少有1個單元損壞（開路），另一種可能是6組驅(qū)動信號中至少有1組損壞。假設(shè)已確定有1個逆變單元無驅(qū)動信號，進(jìn)一步確定驅(qū)動電路中故障的產(chǎn)生部位，可采用順藤摸瓜法來尋找。具體到這個例子，可從上而下地查，即從驅(qū)動信號的源頭，也就是CPU的輸出端起往下查。

CPU輸出有信號時檢查光耦輸入端有無信號，若無信號，則CPU到光耦輸入端有斷線現(xiàn)象。若有信號，則要檢查光耦輸出端，查看光耦輸出端有無信號。若無信號，則表明光耦損壞。若有信號，則再檢查放大電路的輸入端和輸出端，若輸入端有信號而輸出端無信號，則表明故障產(chǎn)生在放大電路，或放大管或相關(guān)元器件損壞。然后進(jìn)一步落實(shí)就很容易了。

矢量變頻器技術(shù)是基于DQ軸理論而產(chǎn)生的,它的基本思路是把電機(jī)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(jī)的勵磁電流和力矩電流分開控制,使得交流電機(jī)具有和直流電機(jī)相似的控制特性,是為交流電機(jī)設(shè)計的一種理想的控制理論,大大提高了交流電機(jī)的控制特性.不過目前這種控制理論已經(jīng)不僅僅應(yīng)用在交流異步電動機(jī)上了,直流變頻電動機(jī)(BLDC,也就是永磁同步電動機(jī))也大量使用該控制理論.

矢量與向量是數(shù)學(xué)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(qū)的文獻(xiàn)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(jī)模型解耦的概念.

在電氣領(lǐng)域主要用于分析交流電量，如電機(jī)分析，等，在變頻器中的應(yīng)用即基于電機(jī)分析的理論進(jìn)行變頻控制的，稱為矢量控制型變頻器，實(shí)現(xiàn)的方法不是唯y的，但數(shù)學(xué)模型基本一致。

1　引言 　　交流電機(jī)矢量控制理論是德國學(xué)者K Hass和FBlaschke建立起來的，作為交流異步電機(jī)控制的一種方式，矢量控制技術(shù)已成為變頻調(diào)速系統(tǒng)的s選方案交流電機(jī)的矢量控制技術(shù)是基于交流電機(jī)的動態(tài)模型，通過建立交流電機(jī)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(zhuǎn)矩分量，并分別對磁通和力矩進(jìn)行控制，而使異步電機(jī)可以像他勵直流電機(jī)一樣控制。隨著計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，功能強(qiáng)大的數(shù)字信號處理器（DSP）的廣泛應(yīng)用使得矢量控制逐漸走向了實(shí)用化。

DSP按數(shù)據(jù)格式可分為DSP和浮點(diǎn)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(diǎn)數(shù)運(yùn)算要經(jīng)過軟件處理，因此增加了軟件的復(fù)雜性。隨著浮點(diǎn)DSP性價比的提高，更多的矢量控制器將采用浮點(diǎn)DSP。而要完成電機(jī)的控制，PWM調(diào)制必須進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在這種情況下，一個DSP很難完成矢量控制器和優(yōu)化的PWM調(diào)制兩項(xiàng)工作，需要雙機(jī)協(xié)同工作才能完成的矢量控制系統(tǒng)。本文基于TI公司的浮點(diǎn)DSP芯片TMS320VC33和TMS320F240設(shè)計了雙微機(jī)結(jié)構(gòu)的矢量控制系統(tǒng)。TMS320VC33主要完成矢量控制計算，發(fā)揮它浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算快的特點(diǎn)，而TMS320F240用硬件實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)制功能。本文給出一全數(shù)字化的雙DSP矢量控制系統(tǒng)，并在1．5kW籠型異步電機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，取得了良好效果。

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

3　系統(tǒng)組成及設(shè)計 　　基于雙DSP矢量控制的三相籠型異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖，該變頻器采用交直交電壓型結(jié)構(gòu)和SVPWM脈寬調(diào)制方式。系統(tǒng)由三相整流器、濾波電容、電壓型逆變器、逆變器驅(qū)動電路、三相籠型異步電機(jī)和雙DSP控制系統(tǒng)構(gòu)成。

其中雙DSP控制系統(tǒng)由VC33子系統(tǒng)，F(xiàn)240子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換單元三部分構(gòu)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(jī)測速及過壓保護(hù)功能。數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，增強(qiáng)了雙DSP系統(tǒng)的并行處理能力。

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