劉書友

【摘要】盡管PLC控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)制造時(shí)已采取了很多抗干擾措施，但為了確保整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，還應(yīng)采取必要的抗干擾措施，盡量使PLC控制系統(tǒng)具有良好的工作環(huán)境條件。筆者通過(guò)對(duì)PLC控制系統(tǒng)干擾源的分析，淺探PLC控制系統(tǒng)抗干擾的措施。

【關(guān)鍵詞】PLC控制系統(tǒng);干擾源;措施;抗干擾

PLC（可編程序控制器）是以微處理器為核心，綜合了自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。PLC具有控制功能強(qiáng)、使用靈活方便、可靠性高、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用越來(lái)越廣泛，成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的三大支柱之一，在交通、電力、通訊等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

可靠性高低是考核電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代化大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。盡管PLC在設(shè)計(jì)制造時(shí)已采取了很多措施，使它對(duì)工業(yè)環(huán)境比較適應(yīng)，但是為了確保整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，還是要采取必要的抗干擾措施，盡量使PLC擁有良好的工作環(huán)境條件。

一、PLC控制系統(tǒng)干擾源的主要來(lái)源途徑

1.電源干擾

PLC控制系統(tǒng)正常供電電源來(lái)自電網(wǎng)。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，受到空間電磁干擾，空間的輻射電磁場(chǎng)（EMI）主要由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程、雷電、無(wú)線電、廣播電視、雷達(dá)等產(chǎn)生，通常稱為輻射干擾。若PLC系統(tǒng)置于射頻場(chǎng)內(nèi)，就會(huì)受到輻射干擾，而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，閘刀開(kāi)關(guān)操作（浪涌電流）、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都將通過(guò)輸電線路傳輸?shù)诫娫丛?，可能造成PLC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，造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作。

2.接地系統(tǒng)干擾

接地是提高電器設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;但錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)。

3.信號(hào)線引入干擾

與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除傳輸有效的信號(hào)外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾;二是通過(guò)變壓器或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾。

4.變頻器干擾

一是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備正常工作;二是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)供電質(zhì)量。

二、抗干擾的措施

1.電源干擾的抑制

一般通過(guò)設(shè)置屏蔽電纜、PLC局部屏蔽和高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)。選用隔離性能較好的設(shè)備、選用優(yōu)良的電源、動(dòng)力線和信號(hào)線走線要合理等等，對(duì)電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁性良好的材料進(jìn)行屏蔽處理，以防止外界干擾信號(hào)的影響。電源波動(dòng)造成電壓畸變或毛刺，將對(duì)PLC及I/O模塊產(chǎn)生不良影響。對(duì)微處理器核心部件所需要的+5V電源采用多級(jí)濾波處理，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過(guò)電壓、欠電壓的影響。電源線平行走線，使電源線對(duì)地呈低阻抗，以減少電源噪聲干擾。屏蔽層接地方式不同，對(duì)干擾抑制效果會(huì)不一樣，一般次級(jí)線圈不能接地，輸入、輸出線應(yīng)用雙絞線且屏蔽層應(yīng)可靠接地，以抑制共摸干擾。此外可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可在電源輸入端串接LC濾波電路等。

2.正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)

良好的接地是保證PLC控制系統(tǒng)可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個(gè)，一為了安全，二是為了抑制干擾。在PLC控制系統(tǒng)中，具有多種形式的“接地”，主要有：

1）信號(hào)地。輸入端信號(hào)元件接地;

2）交流地。交流供電電源的N線;

3）屏蔽地。為防止靜電和磁場(chǎng)感應(yīng)而設(shè)置的外殼或金屬絲網(wǎng)，通過(guò)專門的銅導(dǎo)線將其接地;

4）保護(hù)地。

將機(jī)器設(shè)備的外殼或設(shè)備內(nèi)獨(dú)立器件的外殼接地。一般情況下，接地方式與信號(hào)頻率有關(guān)，當(dāng)頻率低于1MHz時(shí)，可用一點(diǎn)接地;高于10MHz時(shí)，應(yīng)采用多點(diǎn)接地; 1～10MHz通常情況下PLC控制系統(tǒng)采用一點(diǎn)接地，將所有地線端子和最近接地點(diǎn)相連接，以獲得最好的抗干擾能力。接地線截面積≥2mm2，接地電阻≤100Ω，接地線使用專用地線。

3.信號(hào)線引入的防干擾措施

動(dòng)力線、控制線、PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙絞線連接。將PLC的I/O線和大功率線分開(kāi)走線，如必須在同一線槽內(nèi)走線的，應(yīng)分開(kāi)捆扎交流線、直流線，若條件允許，分槽走線最好。此外利用信號(hào)隔離器解決干擾問(wèn)題也是很理想的辦法，其原理是先將PLC接收的信號(hào)通過(guò)半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過(guò)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)，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)、電源、地之間絕對(duì)獨(dú)立。

4.變頻器干擾的抑制

（1）加隔離變壓器

針對(duì)來(lái)自電源的傳導(dǎo)干擾，可將絕大部分傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。

（2）使用濾波器

濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，還具有防止將設(shè)備本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能。

（3）使用輸出電抗器

在變頻器到電動(dòng)機(jī)間增加交流電抗器，減少變頻器輸出在能量傳輸過(guò)程中線路產(chǎn)生電磁輻射，影響其它設(shè)備正常。

PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題。在抗干擾設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各方面因素，合理有效抑制抗干擾，才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，如何高效可靠的使用PLC也成為其發(fā)展的重要因素。

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