Da die Automatisierungstechnik in der Industrie immer wichtiger wird, ist die Störfestigkeit der SPS-Steuerung entscheidend für den zuverlässigen Betrieb des Gesamtsystems. Die Zuverlässigkeit des Systems wiederum beeinflusst direkt die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des Unternehmens. Dieser Artikel beschreibt die Quellen, Arten und Strategien zur Störungsunterdrückung verschiedener Störungen, die bei der Einführung einer SPS-Steuerung in einen Portalkran auftreten können. Hauptstörquellen: (I) Abgestrahlte Störungen aus dem Weltraum Abgestrahlte elektromagnetische Felder aus dem Weltraum werden hauptsächlich von Stromnetzen, Blitzen, Radiosendungen und Radar erzeugt und werden gemeinhin als abgestrahlte Störungen bezeichnet. Sie wirken hauptsächlich über zwei Wege: Zum einen durch direkte Abstrahlung auf die internen Schaltkreise der SPS, wodurch Störungen durch Induktion im Schaltkreis entstehen; zum anderen durch Abstrahlung auf das Kommunikationsnetzwerk der SPS, wodurch Störungen durch Induktion in den Kommunikationsleitungen entstehen. Diese Art von Störungen ist relativ selten und kann in der Regel durch die Installation abgeschirmter Kabel und eine teilweise Abschirmung der SPS verhindert werden. (II) Störungen durch externe Systemleitungen: Diese Art von Störungen entsteht hauptsächlich durch Stromversorgungs- und Signalleitungen und wird gemeinhin als leitungsgebundene Störungen bezeichnet. Diese Art von Störungen ist in chinesischen Industrieanlagen sehr gravierend und lässt sich im Wesentlichen in drei Kategorien einteilen: Erstens Störungen durch die Stromversorgung. Erfahrungsgemäß werden viele Ausfälle von SPS-Steuerungssystemen durch Störungen der Stromversorgung verursacht. Diese lassen sich in der Regel durch den Einsatz von Spannungsreglern und anderer Ausrüstung beheben. Zweitens Störungen durch Signalleitungen. Diese Störungen können auf zwei Wegen auftreten: Zum einen durch Netzstörungen, die über die Stromversorgung des Messumformers oder des gemeinsam genutzten Messgeräts eingespeist werden und oft übersehen werden; zum anderen durch elektromagnetische Strahlung in den Signalleitungen, d. h. durch externe Störungen, die häufig sehr schwerwiegend sind. Signalstörungen können zu Fehlfunktionen von E/A-Signalen und einer deutlichen Reduzierung der Messgenauigkeit führen und in schweren Fällen Komponenten beschädigen. Bei Systemen mit geringer Isolation kann es außerdem zu gegenseitigen Störungen zwischen Signalen kommen, die einen Rückfluss im gemeinsamen Massebus verursachen und dadurch Logikdatenänderungen, Fehlfunktionen und Systemabstürze zur Folge haben können. Die Anzahl der durch signalbedingte Störungen in SPS-Steuerungssystemen verursachten Schäden an E/A-Modulen ist beträchtlich und führt zu zahlreichen Systemausfällen. Diese Art von Störungen tritt häufig bei Portalkranen mit großen Signalstrecken auf. Um die induzierte Spannung abzuschirmen und das Störungsproblem zu beheben, wird oft eine Relais-Isolation eingesetzt. Eine dritte Störungsart sind Störungen durch ein fehlerhaftes Erdungssystem. Erdung ist bekanntlich eine der effektivsten Methoden zur Verbesserung der Störfestigkeit elektronischer Geräte. Eine korrekte Erdung kann die vom Gerät ausgehenden Störungen unterdrücken; eine fehlerhafte Erdung hingegen kann erhebliche Störsignale verursachen und die ordnungsgemäße Funktion des SPS-Systems beeinträchtigen. Die Erdung eines SPS-Steuerungssystems umfasst Systemerde, Schirmungserde, Wechselstromerde und Schutzerde. Bei einem fehlerhaften Erdungssystem besteht die Hauptstörung im SPS-System in einer ungleichmäßigen Potenzialverteilung an den einzelnen Erdungspunkten. Dies führt zu Potenzialdifferenzen zwischen den Punkten und verursacht Erdschleifenströme, die den normalen Betrieb des Systems beeinträchtigen. Wenn beispielsweise die Enden A und B einer Kabelschirmung geerdet sind, entsteht eine Potentialdifferenz, und es fließt Strom durch die Schirmung. Unter extremen Bedingungen wie Blitzeinschlägen ist der Erdungsstrom noch höher. Darüber hinaus können Schirmung, Erdungsdraht und Erde eine geschlossene Schleife bilden. Unter dem Einfluss eines sich ändernden Magnetfelds entstehen induzierte Ströme in der Schirmung, die Signalschleifen stören. Werden die Systemerdung und andere Erdungsmethoden verwechselt, können die resultierenden Erdschleifenströme ungleiche Potentialverteilungen auf den Erdungsdrähten verursachen und den normalen Betrieb der Logik- und Analogschaltungen in der SPS beeinträchtigen. Wir haben diese Art von Störungen im System der Portalkrane der Chinesischen Eisenbahn beobachtet. Der Schlüssel zur Behebung dieser Störungen liegt in der eindeutigen Identifizierung der Erdungsmethode und der Gewährleistung einer guten Erdungsleistung für das System. (III) Störungen innerhalb des SPS-Systems Diese Störungen entstehen hauptsächlich durch gegenseitige elektromagnetische Strahlung zwischen internen Komponenten und Schaltungen, wie z. B. gegenseitige Strahlung zwischen Logikschaltungen, gegenseitige Beeinflussung zwischen Analog- und Logikerdung sowie die Verwendung nicht kompatibler Komponenten. Dies sind alles Aspekte der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) im SPS-System seitens des Herstellers und treten in ausgereiften Systemen selten auf. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Interferenzen in SPS-Steuerungssystemen ein sehr komplexes Thema darstellen. Daher sollten bei der Entwicklung von Maßnahmen zur Störungsunterdrückung verschiedene Faktoren umfassend berücksichtigt werden, um Interferenzen effektiv zu unterdrücken und gezielte Methoden anzuwenden. Dies gewährleistet den ordnungsgemäßen Betrieb des SPS-Steuerungssystems und den sicheren und effizienten Betrieb industrieller Anlagen. Autor: Fujian Mawei Shipbuilding Co., Ltd., Abteilung Planung und Ausrüstung, Fujian Mawei Shipbuilding Co., Ltd., Fuzhou, Fujian 350015, Indien. E-Mail: [email protected]