[发明专利]一种可抗电磁干扰的主从设备通讯控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种可抗电磁干扰的主从设备通讯控制系统。

背景技术

工业控制系统可靠性直接影响到工业企业安全生产和经济运行，系统抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用各类型的可编程逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller），有的是集中安装控制式，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处于强电电路和强电设备所形成恶劣电磁环境中。

由于连接PLC控制系统各设备的各类信号传输线，除传输有效信号之外，还会作为各种外部干扰的信号传输媒介。这些干扰源主要有以下两种：一是变频器供电电源或共用信号仪表供电电源串入电网引起的干扰，这种干扰因素较小往往被忽视；二是信号传输线因受空间电磁辐射的感应而引起的干扰，即信号线上外部感应干扰，这类干扰往往很严重。这种由信号传输线引入的干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。同时信号传输线的隔离性能差，还将导致信号间互相干扰，引起系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。实践过程中，PLC控制系统因信号传输线引入的干扰造成I/0模件损坏数量相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

在工业控制中，计算机及通讯技术已成为工业环境中大部分解决方案的核心部分，其在系统中的比重正在迅速增加，通常采用主从设备控制的方式进行，一个控制器控制多个从设备，即交流电机。而交流电机的拖动越来越多地采用变频器完成，它不但作为一个单独的执行机构，而且随着不断的智能化，同远程计算机之间可以通过各种通讯方式结合成一个有机的整体。在实际工程实施时，变频器的启动、停止、方向、告警、故障指示以及故障复位等控制通常为端子排开关信号控制方式，速度控制采用模拟量给定值控制方式来完成。如前段所述，各个变频器的输出信号线会对其他变频器产生强烈的干扰信号，而变频本身器本身也是一个谐波强干扰源。由于这些干扰，可能造成控制器有时误动作的情况，甚至可能导致整个系统的紊乱或瘫痪。

现有的为减少控制系统中的电磁干扰，常采用在变频器的输入输出侧电路中，增加滤波器。滤去变频器产生的许多频率较高的谐波电流，这些高频谐波电流将以各种方式形成对其他设备的干扰信号，滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的方法。但无论是采用有源滤波器或是无源滤波器，都会产生热干扰或电磁干扰，运行可靠性不足。另一种方法是对控制系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰，比如将通讯电缆进行分层布置，以防通过信号线引入的传导电磁干扰；以及考虑正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。最后，还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。以上方法可在一定程度上达到抗干扰性能，但对硬件系统的要求高，并增加系统布线的复杂性以及程序控制的复杂度。

发明内容

为保证工业控制系统高可靠性的要求，本发明的目的是提供一种可抗电磁干扰的主从设备通讯控制系统，以解决现有工业控制系统中，由于PLC连接设备的信号线以及变频器带来的电磁干扰而导致的工业控制系统可靠性不足的问题，本发明的控制系统对硬件设备要求低，布局简单，并减小了控制逻辑的复杂度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可抗电磁干扰的主从设备通讯控制系统，包括控制器和若干个被控设备， 其中，所述控制器为主设备，所述若干个被控设备均为从设备，所述控制器与各被控设备间分别采用通讯电缆相连，并在通讯电缆上靠近各被控设备处分别安装一磁环，所述磁环用来屏蔽通讯电缆上的电磁干扰。

其中，所述电磁干扰包括通讯电缆上传输信号线所引入的干扰或被控设备本身的谐波干扰，所述被控设备为变频器。

进一步优选地，所述可抗电磁干扰的主从设备通讯控制系统中，所述通讯电缆采用屏蔽双绞线电缆。

采用屏蔽双绞线电缆可进一步屏蔽信号线和被控设备带来的干扰，增加了抗干扰能力，系统可靠性增强。

进一步优选地，所述可抗电磁干扰的主从设备通讯控制系统中，所述控制器和各被控设备连接于同一共用电压参考点。当采用同一电压参考点时，所连接的电气元件不容易被损坏，控制系统的稳定性更好，可靠性更优。

进一步优选地，所述可抗电磁干扰的主从设备通讯控制系统中，所述控制器和被控设备通讯采用字符信息为基本传送单位。

进一步优选的，所述可抗电磁干扰的主从设备通讯控制系统中，所述控制器包含数据缓存区与映像区，通过改变所述映像区的发送报文来控制所述被控设备，或通过读取所述映像区的接收报文的状态值来判断被控设备的当前状态，通过程序控制方式进一步保证了数据信号和控制信号的可靠性。