PLC控制系統(tǒng)的干擾源與抗干擾對策

王海旭

沈陽蘭星自動化工程有限公司

PLC控制系統(tǒng)的干擾源與抗干擾對策

王海旭

沈陽蘭星自動化工程有限公司

隨著社會的快速發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，對工業(yè)企業(yè)的發(fā)展有很大影響。在具體工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用PLC系統(tǒng)時，必須排除相關(guān)干擾源的干擾，提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，以此來提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性，促進工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟運行。本文首先簡單介紹了PLC系統(tǒng)中的主要干擾源，在此基礎(chǔ)上詳細地探討了抗干擾的具體措施，希望對PLC控制系統(tǒng)的可靠性的提高有所幫助。

可編程邏輯控制器；干擾源；抗干擾；措施

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，PLC系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，利用PLC控制系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進行控制，實現(xiàn)自動化的工業(yè)生產(chǎn)，不僅提高了工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)效率，還可以在一定程度上對生產(chǎn)質(zhì)量進行控制，有效促進了工業(yè)企業(yè)的發(fā)展。與此同時，PLC系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中，容易受到系統(tǒng)自身因素，以及信號線和空間輻射的干擾，致使其可靠性較差，影響了其對工業(yè)生產(chǎn)的控制質(zhì)量。因此，必須從干擾源入手，制定科學(xué)的抗干擾措施，有針對性地排除干擾源對PLC系統(tǒng)的干擾，提高PLC系統(tǒng)的抗干擾能力，提升其可靠性，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的高質(zhì)量控制。

一、PLC控制系統(tǒng)中的主要干擾源

在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，PLC控制系統(tǒng)一般被用來對生產(chǎn)過程進行自動化控制，這時PLC控制系統(tǒng)處在電流或電壓劇烈變化的環(huán)境中，容易被其他因素干擾，導(dǎo)致其可靠性降低。一般來說，PLC系統(tǒng)中的干擾源可分為空間輻射干擾源、信號線干擾源和系統(tǒng)內(nèi)部干擾源三大類。

（一）來自空間輻射的干擾。在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的過程中，由于受到電力網(wǎng)絡(luò)、無線電廣播、電視、雷達、高頻加熱設(shè)備等的影響，系統(tǒng)中產(chǎn)生會電磁感應(yīng)或靜電感應(yīng)現(xiàn)象，這會對PLC系統(tǒng)產(chǎn)生突發(fā)性、瞬時性的干擾，致使其可靠性降低，這一類干擾就是空間輻射干擾?？臻g輻射干擾會對PLC系統(tǒng)的內(nèi)部和通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生輻射，產(chǎn)生系統(tǒng)錯誤動作、系統(tǒng)失調(diào)或系統(tǒng)不穩(wěn)定等現(xiàn)象，嚴(yán)重的還會出現(xiàn)系統(tǒng)失靈或系統(tǒng)損壞現(xiàn)象，是PLC系統(tǒng)中的重要干擾源之一。

（二）來自系統(tǒng)外引線的干擾。系統(tǒng)外引線干擾是目前影響PLC系統(tǒng)可靠性的最主要的干擾源，對工業(yè)生產(chǎn)有很大影響。在PLC系統(tǒng)中，來自系統(tǒng)外引線的干擾一般可以分為電源干擾、信號線引入干擾和接地系統(tǒng)混亂干擾。其中，電源干擾是由于電源作為供電設(shè)備，周圍覆蓋有大型電網(wǎng)，會使PLC系統(tǒng)受到周圍電磁的影響，產(chǎn)生感應(yīng)電流或電壓，此外，電網(wǎng)內(nèi)部變化引起的電磁變化，也會通過電源傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)當(dāng)中，對PLC控制系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生影響。

（三）來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾。在工業(yè)應(yīng)用的過程中，影響PLC系統(tǒng)可靠性的因素，除了空間輻射和系統(tǒng)外引線等外部干擾源，PLC系統(tǒng)內(nèi)部原件和系統(tǒng)內(nèi)部電磁感應(yīng)等系統(tǒng)內(nèi)部因素，也會干擾其正常運行。PLC系統(tǒng)內(nèi)部電子元件的功率和規(guī)格必須與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符，與PLC控制系統(tǒng)想匹配，否則就會對PLC控制系統(tǒng)的運行產(chǎn)生干擾。

二、抑制干擾的主要措施

為提高PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的有效控制，必須從PLC系統(tǒng)的干擾源入手，采取行之有效的措施，對空間輻射、電源、信號線、接地系統(tǒng)以及系統(tǒng)自身內(nèi)部器件的干擾進行抑制，提高PLC系統(tǒng)的抗干擾性。

（一）電源干擾抑制。空間輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小和頻率有關(guān)，來自空間輻射的干擾在PLC系統(tǒng)中反映最嚴(yán)重的是大氣過電壓產(chǎn)生的強電場和強磁場．其中包直接雷電產(chǎn)生的過電壓和電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程以及線路其他物體靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)所引起的過電壓。在具體的過程中，可采用電源部分的攔截。交流部分采用雙重隔離，加接一只1：1的防雷變壓器，它的初級接企業(yè)的～220V電源；次級的～220 V供給測控系統(tǒng)。1：1的隔離變壓器僅實現(xiàn)了電的隔離，抗干擾的效果并不顯著，為此必須在次級皆并聯(lián)一只氧化鋅壓敏電阻RM，能有效地抑制從電源途徑竄入的雷電波。壓敏電阻的工作原理是：在正常工作電壓，它呈高阻態(tài)，相當(dāng)于開路狀態(tài)，當(dāng)有過電壓，即當(dāng)電壓達到其臨界值以上時，它即迅速變成低電阻，電阻急劇下降，電流急劇上升，過電壓以放電電流的形式被其吸收掉。當(dāng)浪涌過電壓過后，電路電壓恢復(fù)到正常工作電壓，壓敏電阻又恢復(fù)到高阻態(tài)。

（二）信號線干擾抑制。要想實現(xiàn)對信號線干擾的抑制，在具體的應(yīng)用過程中，可以使信號源接地，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地，不接地時，應(yīng)在PLC側(cè)接地，信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進行絕緣處理。一定要避免多點接地，多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好．并經(jīng)絕緣處理，選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c接地，以此來排除信號線引入對PLC系統(tǒng)可靠性的干擾是指。

（三）接地線干擾抑制。對PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號交換頻率一般都低于1 MHz，所以PLC控制系統(tǒng)接地線采用一點接地和串聯(lián)一點接地方式。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點接地方式，各裝置的柜體中心接地點以單獨的接地線引向接地極?？刂乒褚媒^緣板與地面隔離，工作接地要與保護接地嚴(yán)格分開。連接模擬信號的電纜屏蔽層不應(yīng)該在電纜兩端都接地，這是因為當(dāng)信號電纜兩端存在電位差時，搭接的等位電流將通過屏蔽層進入模擬回路從而形成共模干擾，所以電纜屏蔽層只能一端接地，具體接地方法是輸入檢測信號線的屏蔽層要在信號接收端接地。輸出控制信號線的屏蔽層要在被控設(shè)備處進行接地，這樣可以把信號傳輸過程中產(chǎn)生和收到的干擾排除掉。如果還有干擾，就需要考慮加電容濾波，或者通過信號光電隔離器，對信號進行更好的抗干擾處理。

三、小結(jié)

隨著社會的快速發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，使得工業(yè)生產(chǎn)的自動化水平不斷提高，PLC系統(tǒng)作為目前工業(yè)企業(yè)控制生產(chǎn)過程的重要工具，其可靠性對工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)和運行有很大影響。因此，要想進一步促進工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化發(fā)展，必須排除相關(guān)干擾源對PLC系統(tǒng)的干擾，提高其系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，最大化地發(fā)揮PLC系統(tǒng)的控制作用，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的高效控制。

[1]路澤永．PLC控制系統(tǒng)的干擾源的分析與對策[J]．電子制作,2016,(16):5． 2016．16．005．