摘要：對(duì)于PLC控制系統(tǒng)而言，邏輯電路的設(shè)計(jì)及過程控制的實(shí)現(xiàn)是其重要組成部分，而干擾源的存在會(huì)影響電路的運(yùn)行和控制功能的正常實(shí)現(xiàn)，干擾源一般分為共模干擾和差模干擾，干擾源的源頭主要包括空間輻射、電源干擾、線路干擾、接地干擾、系統(tǒng)內(nèi)部干擾等，因此需要PLC系統(tǒng)運(yùn)行空間的實(shí)際干擾源分布情況制定針對(duì)性的抗干擾措施，常用的措施包括優(yōu)化升級(jí)設(shè)備、設(shè)計(jì)抗干擾功能、優(yōu)化線路布局和電源分布、接地系統(tǒng)優(yōu)化等，這些措施可以有效的降低干擾源對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾，提升PLC系統(tǒng)的運(yùn)行效率，保障控制功能的實(shí)現(xiàn)。

　　關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)、干擾源、抗干擾措施

　　PLC作為新一代的工業(yè)控制器，秉著通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程簡(jiǎn)單易學(xué)等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。PLC是專門為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)和制造過程中采取了多層次的抗干擾措施，使系統(tǒng)能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強(qiáng)電設(shè)備一起工作，運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性很高。盡管有如上所述較高的可靠性，較強(qiáng)的抗干擾能力，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境處于電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行，所以提高PLC控制系統(tǒng)可靠性是十分必要的。

　　1PLC控制系統(tǒng)的干擾源

　　1.1電源的干擾

　　PLC控制系統(tǒng)的供電電源一般均由電網(wǎng)供電。這其中電網(wǎng)內(nèi)在的變化，刀開關(guān)操作產(chǎn)生的浪涌、較大型電力設(shè)備起動(dòng)停止、交直流傳動(dòng)裝置造成的諧波、電網(wǎng)短路或放電引起的暫態(tài)沖擊等，很多途徑送電線路引入到電源一次側(cè)。以上原因極有可能引起錯(cuò)誤程序或錯(cuò)誤運(yùn)算，造成錯(cuò)誤輸入輸出，從而引起設(shè)備失去控制和誤動(dòng)作，不能保證PLC的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　1.2來自信號(hào)線的外部感應(yīng)干擾

　　PLC控制系統(tǒng)連接有大量的各種信號(hào)傳輸線，在傳輸有效的各類信息同時(shí)，不免會(huì)有外部干擾信號(hào)伴隨入侵。其存在兩種干擾方式：一種是途徑相關(guān)變送器或同用儀表的供電的電源引入的來自電網(wǎng)的干擾，這經(jīng)常不被注意和重視;第二種是電磁輻射感應(yīng)對(duì)信號(hào)線產(chǎn)生的干擾，也就是來自信號(hào)線上的外部感應(yīng)的干擾，這種是主要干擾源。

　　信號(hào)帶來的干擾會(huì)引起輸入輸出信號(hào)工作出錯(cuò)和測(cè)量、控制精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起PLC元器件損壞。對(duì)于隔離能力不好的PLC控制系統(tǒng)，還將致使信號(hào)相互間干擾，引起共同接地總線系統(tǒng)產(chǎn)生回流，造成邏輯數(shù)據(jù)異常、誤動(dòng)和死機(jī)。因PLC輸入輸出信號(hào)引入的干擾造成PLCI/O元器件損壞數(shù)相當(dāng)多，由此造成自動(dòng)控制系統(tǒng)故障的情況也很多。

　　1.3接地系統(tǒng)的干擾

　　接地主要是提高電子設(shè)備電磁兼容性。正確的接地，不僅能抑制電磁干擾，還能阻止本設(shè)備向外發(fā)出干擾;相反，錯(cuò)誤的接地會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC控制系統(tǒng)將不能正常工作。

　　1.4變頻器產(chǎn)生的干擾。

　　變頻器產(chǎn)生的干擾主要包括變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過程中產(chǎn)生的高次諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，產(chǎn)生畸變的電網(wǎng)電壓，降低電網(wǎng)供電質(zhì)量;還有就是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的穩(wěn)定工作。

　　2抗干擾的措施

　　2.1電源干擾的抑制

　　現(xiàn)在PLC控制系統(tǒng)的供電電源，絕大部分都采用具有較好隔離性能的電源，而變送器以及和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表供電電源，并沒獲得較高重視、隔離性能不高。即使應(yīng)用了一定的隔離措施，但一般還是不夠，主要原因是采用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力不高，再經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以對(duì)于變送器和共享信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇具有小分布電容小、大抑制帶(例如多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù))的配電器，以減少PLC控制系統(tǒng)的干擾。

　　另外，為保證電網(wǎng)饋電不間斷，可采用在線式不間斷供電電源(UPS)供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS不間斷供電電源還具有很強(qiáng)的干擾隔離性能，非常適合為PLC控制系統(tǒng)供電。

　　2.2抑制信號(hào)線引入干擾

　　PLC外部配線之間存在分布電容和互感，信號(hào)傳送時(shí)經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生竄擾。為防止和減少這種竄擾，交流、直流的輸入、輸出信號(hào)應(yīng)使用相互獨(dú)立電纜。其相關(guān)集成電路和晶體管設(shè)備的I/O信號(hào)線要使用屏蔽電纜，且屏蔽電纜在輸入、輸出側(cè)要懸空，在控制器側(cè)要接地。配線時(shí)短距離傳輸(30米以下)，直流和交流I/O信號(hào)線避免使用同一根電纜。穿過同一配線管時(shí)輸入信號(hào)線要使用屏蔽電纜。距離在30-300米的配線，直流和交流輸出、輸入信號(hào)線要分別使用各自電纜，并且輸入信號(hào)線一定要用屏蔽線。

　　對(duì)于300米以上長(zhǎng)距離配線時(shí)，則可用中間繼電器轉(zhuǎn)換信號(hào)，或使用遠(yuǎn)程I/O通道。對(duì)于PLC控制器的接地線要與電源線或動(dòng)力線分開，I/O信號(hào)線要與高電壓、大電流的動(dòng)力線保持一定距離。傳輸不同類型的信號(hào)分別使用不同的電纜，其信號(hào)電纜應(yīng)按傳輸信號(hào)種類分層敷設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號(hào)。為減少電磁干擾，避免信號(hào)線和動(dòng)力電纜靠近平行敷設(shè)。

　　此外利用信號(hào)隔離器也可很好解決信號(hào)線上的干擾問題。其主要方法是先將PLC接收的信號(hào)，經(jīng)半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號(hào)或不同信號(hào)(包括標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)電壓和信號(hào)電流間的轉(zhuǎn)換)，同時(shí)對(duì)隔離后信號(hào)的供電電源進(jìn)行隔離處理，保證變換后的信號(hào)、地、電源之間絕對(duì)獨(dú)立。在存有干擾的地方，用隔離器間隔開輸入端和輸出端，可很好解決干擾問題。

　　2.3正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)

　　PLC控制系統(tǒng)的接地線有數(shù)字地、模擬地、信號(hào)地、交流地、直流地、屏蔽地(機(jī)殼地)等。其系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。PLC應(yīng)使用自己獨(dú)立的接地裝置，PLC控制系統(tǒng)是高速低電平的控制裝置，適合采用直接接地方式。

　　各裝置之間的信號(hào)交換頻率低于1MHz(信號(hào)電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響)，PLC控制系統(tǒng)接地線采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式;交換頻率高于10MHz時(shí)，使用多點(diǎn)接地;頻率在1MHz-10MHz之間在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用一點(diǎn)接地。布置比較集中的PLC控制系統(tǒng)適于采用并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各相關(guān)裝置的柜體中心接地點(diǎn)以獨(dú)立的接地線連向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式，用一根截面較大銅母線(也可用絕緣電纜)把各裝置的柜體中心接地點(diǎn)連接起來，再將接地母線直接連接到接地極。

　　接地線采用的截面積應(yīng)為不低于2.5mm2的銅芯導(dǎo)線，總母線使用截面積應(yīng)為大于6.0mm2的銅線。接地極的接地電阻應(yīng)小于4Ω，接地極最好埋在距建筑物10-15m遠(yuǎn)處，而且PLC控制系統(tǒng)接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)保持10m以上相距。PLC信號(hào)源一側(cè)接地時(shí)，信號(hào)電纜屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地;PLC信號(hào)源側(cè)不接地時(shí)，信號(hào)電纜屏蔽層應(yīng)在PLC系統(tǒng)側(cè)接地;信號(hào)線中間有接頭時(shí)，其信號(hào)線電纜的屏蔽層也應(yīng)可靠連接并做好絕緣處理，禁止多點(diǎn)接地;多芯對(duì)絞總屏蔽電纜與多個(gè)測(cè)量點(diǎn)信號(hào)設(shè)計(jì)的屏蔽雙絞線連接時(shí)，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并做絕緣處理和選擇適當(dāng)?shù)膯吸c(diǎn)接地處。為避免產(chǎn)生各設(shè)備之間地電位差，禁止使用串聯(lián)接地方式。

　　在PLC控制變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，PLC與變頻器之間屏蔽線的屏蔽層要做好接地。PLC和變頻器之間的控制信號(hào)線也可能受空間電磁場(chǎng)的干擾，此時(shí)可在控制信號(hào)線外層接專用屏蔽線，來提高系統(tǒng)的抗干擾能力。要注意的是這種屏蔽接線的接地點(diǎn)只能選取一點(diǎn)，通常選在變頻器一端。這樣可增強(qiáng)其系統(tǒng)的抗干擾能力。相反如果屏蔽線在兩端都有接地，會(huì)造成屏蔽線上有電流，不僅起不到提高系統(tǒng)抗干擾能力的作用，還會(huì)增加對(duì)PLC的干擾。

　　2.4抑制變頻器的干擾

　　對(duì)于抑制來自變頻器的干擾這里主要介紹三種方法。一是加隔離變壓器，主要抑制來自電源的傳導(dǎo)干擾，將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。其次是使用濾波器，濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，還有防止將設(shè)備本身的干擾引入給電源，某些濾波器還能吸收尖峰電壓。還有是使用輸出電抗器，在變頻器與電動(dòng)機(jī)之間加裝交流電抗器，減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路上產(chǎn)生電磁輻射影響，保證其它設(shè)備正常運(yùn)行。

　　2.5硬件濾波及軟件抗干擾措施

　　硬件濾波主要是指在信號(hào)兩極間加裝濾波器來減少線路上的差模干擾;還有就是信號(hào)接入計(jì)算機(jī)前，在信號(hào)線和地間并接電容，來減少共模干擾。

　　電磁干擾比較復(fù)雜，要徹底消除干擾影響幾乎不可能，只有做到盡最大可能去抑制干擾。因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)、組態(tài)時(shí)，也應(yīng)在軟件方面實(shí)施抗干擾處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性的措施有工頻整形采樣和數(shù)字濾波，可有效消除周期性干擾;定時(shí)校正參考點(diǎn)電位，并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，可防止電位漂移;利用信息冗余技術(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件標(biāo)志位;利用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件保護(hù)等。

　　通信論文投稿刊物：《通信電源技術(shù)》雜志創(chuàng)刊于1984年，由信息產(chǎn)業(yè)部科技司主管，中國(guó)普天集團(tuán)公司責(zé)辦，是國(guó)家新聞出版署核準(zhǔn)出版的通信電源專業(yè)技術(shù)類期刊，雙月刊，逢單月25日出版，標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào)為CN42-1380/TN、ISSN1009-3664，郵發(fā)代號(hào)：38-371。本刊以報(bào)道世界最新通信電源技術(shù)為宗旨，以向通信市場(chǎng)推廣國(guó)內(nèi)外有競(jìng)爭(zhēng)力的通信電源產(chǎn)品和各類器件為目的，以給電源設(shè)計(jì)工程師和產(chǎn)品經(jīng)理提供最佳幫助為主要使命。

　　3結(jié)語

　　現(xiàn)代社會(huì)對(duì)安全、環(huán)境的要求逐漸提高，而PLC控制系統(tǒng)在這些領(lǐng)域得到了越來越廣的應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)的安全可靠性高低直接影響了安全與環(huán)境，因此研究PLC系統(tǒng)的抗干擾問題就變得越來越重要。只有對(duì)工作環(huán)境作全面的分析，確定干擾性質(zhì)，并采取相應(yīng)的抗干擾措施，才能保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　作者：朱華友