HMI人机界面与PLC控制器抗干扰对策触摸屏的接地设计

进行具体工程的抗干扰设计时，要选择有较高抗干扰能力的产品，采取抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径和利用软件手段等措施，提高装置和系统的抗干扰能力。
　　1、采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰。
　　对于plc控制器供电的电源，应采用非动力线路供电，直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电。选用隔离变压器，且变压器容量应比实际需要大1.2～1.5倍左右，还可在隔离变压器前加入滤波器。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。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。PLC控制器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以减少外围传感器内部或供电线路短路故障对PLC控制器的干扰。此外，为保证电网馈电不中断，可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电，UPS具备过压、欠压保护功能、软件监控、与电网隔离等功能，可提高供电的安全可靠性。对于一些重要的设备，交流供电电路可采用双路供电系统。
　　2、正确选择电缆的和实施敷设，消除可编程控制器、人机界面的空间辐射干扰。
　　不同类型的信号分别由不同电缆传输，采用远离技术，信号电缆按传输信号种类分层敷设，相同类型的信号线采用双绞方式。严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，增大电缆之间的夹角，以减少电磁干扰。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰，从干扰途径上阻隔干扰的侵入，要采用屏蔽电力电缆。
　　3、PLC控制器输入输出通道的抗干扰措施
　　输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰。为了降低输入信号与大地间的共模干扰，PLC控制器要良好接地。输入端有感性负载时，对于交流输入信号，可在负载两端并接电容和电阻，对于直流输入信号可并接续流二极管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电动势，可采用RC浪涌吸收器。
　　输出为交流感性负载，可在负载两端并联RC浪涌吸收器;若为直流负载，可并联续流二极管，也要尽可能靠近负载。对于开关量输出的场合，可以采用浪涌吸收器或晶闸管输出模块。另外，采用输出点串接中间继电器或光电耦合措施，可防止PLC控制器输出点直接接入电气控制回路，在电气上完全隔离。
　　4、PLC控制器抗干扰的软件措施
　　由于电磁干扰的复杂性，仅采取硬件抗干扰措施是不够的，要用PLC控制器的软件抗干扰技术来加以配合,进一步提高系统的可靠性。采用数字滤波和工频整形采样、定时校正参考点电位等措施，有效消除周期性干扰、防止电位漂移。采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位;采用间接跳转，设置软件保护等。例如对开关量输入信号，采用定时器延时的方式多次读入，结果一致再确认有效，提高了软件的可靠性。
　　5、正确选择接地点，完善接地系统。
　　良好的接地是保证PLC控制器可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害，还可以抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制器抗电磁干扰的重要措施之一。
　　PLC控制器属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC控制器接上专用地线，接地点应与动力设备的接地点分开。若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC控制器。集中布置的PLC控制器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。分散布置的PLC控制器，应采用串联一点接地方式。接地极的接地电阻小于2Ω，接地极最好埋在距建筑物10～15m远处，而且PLC控制器接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。
　　信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地;信号源不接地时，应在PLC控制器侧接地。信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，各屏蔽层应相互连接好。选择适当的接地处单点接地，要避免多点接地。
　　6、设备选型。
　　在选择设备时，首先要了解国产PLC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，要选择有较高抗干扰能力的产品，如采用浮地技术、隔离性能好的可编程控制器、人机界面hmi。
　　可编程控制器、人机界面现场应用时的抗干扰问题，是复杂而细致的。抗干扰性设计是一个十分复杂的系统性工程，涉及到具体的输入输出设备和工业现场的具体环境，要求我们要综合考虑各方面的因素，必须根据现场的实际情况，从减少干扰源、切断干扰途径等方面进行全面的考虑，充分利用各种抗干扰措施来进行可编程控制器、人机界面的设计。才能真正提高可编程控制器、人机界面HMI现场应用时的抗干扰能力，确保系统安全稳定运行。

触摸屏的接地设计

触摸屏一般都是塑料外壳，在整体设计上，在背面设计了一个接地端子，如图1所示。

图1 TP1900 Comfort接地及接口图
说明：1为X80电源接口；2为电位均衡接口（接地）；3为X2 PROFIBUS(Sub-D RS422/485)；4为X3 PROFINET(LAN)，10/100/1000MBit；5为X1 PROFINET(LAN)，10/100MBit；6为X61/X62 USB A型；7为X90音频输入/输出线；8为X60 USB迷你 B型
从整体设计上看，触摸屏在电源供电方式上为24V直流电源，在电源处没有类似plc电源端子的PE端子，整个屏上只有一个接地端子，因此该接地端子必须接地。
另外，从设计上看，该端子是内六星的设计，因此需要专用的工具来进行地线的连接。接地端子如图2所示。

图2 接地端子
但西门子公司的最新触摸屏从7in（1in=0.0254m）起的精智面板产品都具有金属压铸外壳，因此具有更好的结构特性以及EMC特性。并且经过了ATEX指令的防爆危险区2区和22区进行认证，并在相应的危险区域内使用。
而金属外壳的触摸屏安装在柜门上时，有可能与柜门的金属部分有接触。因此，一般在安装触摸屏时会使用钢制固定夹（15〞以上）或铝质固定夹（7〞-12〞）把面板固定到电柜柜门上，如图3所示。

图3 面板的安装夹子
实际的安装图及夹子如图4所示。

图4 面板安装及夹子
尽管新的触摸屏采用金属外売设计，安装在柜体上的也是采用金属夹子，但由于电柜表面通常都是喷漆的，因而面板的金属外壳与柜壳的金属部分接触面积仍然很小，因此新的面板也需将接地端子进行接地处理。
虽然，此时接地端子和柜体的金属框都是等电位的。但从安全的角度考虑，还是要求柜门单独与柜体的金属框架做良好的连接，如图5所示。

图5 柜门与柜体的连接

(责任编辑：admin)

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