电源线路过电压防护
PLC自动化系统电源采用的接地方式是TN-C-S或TN-S。电源从低压室配出至PLC主站的电源柜,经UPS电源或交流稳压器后给PLC自动化控制系统之际和各PLC从站供电。
电源线是雷击电磁脉冲侵入室内电气、电子设备的主要通道。为了将侵入电源线路的过电压降低至电子电设备的可以耐受的范围,需在PLC电源系统安装三级防雷器,第一级设在低压室的低压进线柜,选用开关型或限压型防雷器。第二级防雷器安装在主站的电源柜,UPS电源的电源输入端,第三级防雷器安装在PLC柜主电源开关下端。第二级和第三级防雷器选用限压型。
PLC自动化控制系统主站和从站一般相距几十米,大于防雷器的震荡保护距离,因此需在每个PLC从站的机柜内安装一组防雷器。其性能和参数与第三级防雷器相同。
与PLC自动化控制系统连接的各种传感器、变送器的电源是由PLC机柜提供直流电源,而外部执行机构的电源是现场提供的,与PLC的电源不是同一回路,有的还是由不同电力变压器供电。为了防止从外部设备电源线侵入的过电压反击PLC系统,外部执行机构的电源线路也需要设置防雷器。
在选用电源防雷器时需特别注意,工矿企业的供电电压波动范围很大,防雷器的启动电压需考虑电压高达额定工作电压30%的情况。如果防雷器的启动电压选低了,会导致防雷器元件自爆。
通讯线路过电压防护
通讯线路是PLC主站与从站之间通过通讯线路,交换数据的一段信号线。最常用的是两线制的RS485总线和PROFIBUS总线。两者的信号平均±6V,RS485总线的最高传输速率为19.2KBPS,PROFIBUS总线的最高传输速率为12MBPS,采用2芯或多芯屏蔽线。
PLC自动化系统中与通讯线路连接的通讯模块,很容易被雷击。因此,当线路跨越防雷区时,需在通信接口处串联介入适配的信号防雷器。
在实际工程实践中发现,通信口上安装防雷器后,避免了通讯模块遭雷击,但偶尔发生防雷器自身被雷击,损坏内部用于精细保护的瞬态二极管,其原因是流过TVS的部分雷电流超过了它的通流容量。由于信号防雷器受插入电容的制约,不能采用大功率的TVS。因此,通讯线路LEMP防护最有效的措施,是在信号接口上加装光发器,用无金属光缆作为信号传输介质。如果采用有金属加强芯的光缆则需将加强芯两端接地。
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