PLC系统电源抗干扰

    (1) PLC系统电源

    在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。PLC系统的电源有两类：外部电源和内部电源。外部电源是用来驱动PLC输出设备（负载）和提供输入信号的，又称用户电源。同一台PLC的外部电源可能有多种规格。外部电源的容量与性能由输出设备和PLC的输入电路决定。由于PLC的I/O电路都具有滤波、隔离功能，所以外部电源对PLC性能影响不大。因此，对外部电源的要求不高。

    内部电源是PLC的工作电源，即PLC内部电路的工作电源。它的性能好坏直接影响到PLC的可靠性。因此，为了保证PLC的正常工作，对内部电源有较高的要求，一般采用开关式稳压电源或原边带低通滤波器的稳压电源。

    在PLC控制系统中，使用220V的直流电源（蓄电池）供电，可以明显减少来自交流电的干扰，保证PLC的正常工作。在某些PLC（如FX系列）的电源输入端，有一个直接对220V交流电源整流的二极管整流桥，交流电经整流后送给PLC内的开关电源。开关电源的输入电压范围很宽，因此这种PLC也可以使用220V直流电源。使用交流电源时，整流桥的每只二极管只承受一半的负载电流；使用直流电源时，由两只二极管承受全部负载电流。考虑到PLC的电源输入电流很小，在设计时整流二极管一般都留有较大的裕量。使用直流220V电源也能保证PLC长期的安全稳定运行。

   PLC控制系统中的动力电源、控制电源、PLC电源、I/O电源应分别配线，隔离变压器与PLC和与I/O电源之间应采用双绞线连接。PLC采用单独的供电回路，以避免其他设备的肩停对PLC造成干扰。PLC的电源可以取自照明线路，相对而言照明线路上的干扰信号比动力线上的小得多。

   PLC供电电源一般为AC85~240V，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1：1隔离变压器等）。一般的PLC产品上都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时做好防短路措施（因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行）。若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC上DC24V电源容量不够，则要从外部提供DC24V电源，但该电源的“-”端不要与PLC的DC24V的“-”端及“COM”端相连，否则会影响PLC的运行。

   PLC上的24V接线端子还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。如果采用扩展单元，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源都不能接到这个端子。

    使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。如果发生过载现象，电压将自动跌落，但不影响PLC整机工作。

    每种型号的PLC的输入点数是有规定的，对每一个尚未使用的输入点，它不消耗电能，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以加强。

    电源变压器是电源部分的主要元件。为了抑制电网中的干扰，一般选用隔离变压器，且变压器的容量应比实际需要大1.2～1.5倍左右。对于PLC的工作电源，可在隔离变压器前加入滤波器，此时变压器的初级和次级连接线均要使用双绞线，如图2-10所示。这样干扰信号经滤波隔离后可大大减弱，增加了系统的可靠性。

    图2-10    滤波器和隔离变压器的连接

   PLC供电系统可采用如下方式：控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电路电源分开。某一部分电源出故障不会影响其他部分，如输入、输出供电中断时，PLC的CPU单元仍能继续供电，提高了系统的可靠性，如图2-11所示。供电质量缺乏保证（非长时间停电）时，PLC可利用UPS供电，即将控制器前面的屏蔽变压器改为UPS。

    图2-11    使用隔离变压器的供电系统

   (2) PLC I/O模板的二次电源供电

   I/O模板的二次供电是指为I/O模板中的现场开关、传感器执行机构、各种用电负载供电，其供电电源有以下几种选择：

    ①24V DC电源。24V DC电源是PLC中常用的电平等效，它能提供一种安全的二次供电方式，适合对防爆、防火、防尘等条件恶劣的现场设备的供电。选用这一电压等级，在电能传输和状态转换时，连接点或动作触点不易引起电火花或产生强电磁干扰。为给这种模板供电，较好的办法是在220V AC电源回路中设计与配置一个容量充足的220V AC/24V DC稳压电源。对整流电路进行高频滤波，即在整流管上并联一个小电容(0. 01μF)，以进一步滤掉从变压器进入的高频干扰；采用直流退耦，即在直流电源和地之间并联2个电容，较大容量的电容（10～100μF）滤掉低频干扰，小容量的电容（0.01~0.22μF）滤掉高频干扰。

    ②24V AC电源。24V AC电源在PLC中也是常用的一个电平等级，这样的模板供电非常简单，220V AC/24V AC变压器就能满足供电需求。在现场设备比较分散，传输距离较远时，采用24V AC模板时可使现场二次电源设计比用24V DC的模板简单。例如24V AC电源使用导线、电阻值、信号损耗等技术指标，一般较容易做到。现场电缆敷设也比较容易一些，但有些防爆环境不允许使用交流电，有些传感器及仪表也常用直流电源。

    如果I/O通过PLC本身的24V电源供电，在PLC刚加电的时候不会立即有电；CPU要先于输入得电。这对于上电初始化可能有影响，解决的办法是如果初始化程序与开关量输入有关，应延时几毫秒再初始化。同时，在安装时还应注意以下问题：

    ①隔离变压器与PLC和I/O电源之间最好采用双绞线连接，以控制串模干扰；

    ②系统的动力线应足够粗，以降低大容量设备启动时引起的线路压降；

    ③PLC输入电路用外接直流电源时，最好采用稳压电源，以保证正确的输入信号，否则可能使PLC接收到错误的信号。

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