趙劍 孫曉琳

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PIC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。文章主要論述了PLC在運(yùn)行過(guò)程中所受到的干擾來(lái)源，以及解決這些干擾的一些措施，另外還對(duì)變頻器的抗干擾問(wèn)題進(jìn)行了一系列討論。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；抗干擾；措施

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PIC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各類(lèi)型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和各電機(jī)設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力，另一方面要求工程設(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問(wèn)題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。因此，研究PLC控制系統(tǒng)抗干擾信號(hào)的來(lái)源、成因及其抑制措施，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性具有重要的意義。

2 提高系統(tǒng)抗干擾能力措施

抗干擾的措施主要分為兩種：一是硬件方面；二是從軟件方面。下面逐一對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行分析：

2.1 硬件方面

從硬件方面來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)在正確選擇PLC、正確選擇接地點(diǎn)，接地方式、合理配置供電電源和I/O端的接線等措施，可有效提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

2.1.1 PLC的選擇

選用PLC時(shí)，要選擇有較高抗干擾能力、尤其是外部抗干擾能力以及包括電磁兼容性（EMC）好的產(chǎn)品，如采用浮地技術(shù)、隔離性能好的PLC品牌。同時(shí)要根據(jù)應(yīng)用的具體環(huán)境（電磁環(huán)境）合理選擇PLC，由于我國(guó)采用的是220V高內(nèi)阻電網(wǎng)制式，而歐美地區(qū)是110V低內(nèi)阻電網(wǎng)，我國(guó)電網(wǎng)內(nèi)阻大，零點(diǎn)電位漂移大，地電位變化也就大，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，因而對(duì)系統(tǒng)抗干擾能力也就更高，在國(guó)外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)就不一定能可靠運(yùn)行，因此在采用國(guó)外PLC產(chǎn)品時(shí)應(yīng)按我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)（GB/T13926）合理選擇。

2.1.2 正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)

接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。

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。對(duì)PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號(hào)電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號(hào)交換頻率一般都低于1MHz，所以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。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各裝置的柜體中心接地點(diǎn)以單獨(dú)的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。

信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地；不接地時(shí)，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號(hào)線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對(duì)絞總屏電纜連接時(shí)，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(diǎn)接點(diǎn)。

2.1.3 電源部分的抗干擾方法

電源變壓器是電源部分的主要元件，為了抑制電網(wǎng)中的干擾，一般選用隔離變壓器，且變壓器容量應(yīng)比實(shí)際需要大1.2～1.5倍左右。在使用中應(yīng)要求變壓器的屏蔽層良好接地，次級(jí)線圈連接線要使用雙絞線，以減少電源線間干擾。對(duì)于PLC的控制器電源，如果條件許可，還可在隔離變壓器前加入濾波器，此時(shí)變壓器的初級(jí)和次級(jí)連接線均要使用雙絞線，這樣干擾信號(hào)經(jīng)濾波隔離后可大大減弱，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。

PLC供電系統(tǒng)可采用如下方式，控制器和I/O系統(tǒng)分別由各自的隔離變壓器供電，并與主電路電源分開(kāi)。當(dāng)某一部分電源出了故障時(shí)，而不會(huì)影響其他部分，如輸入、輸出供電中斷時(shí)，控制器仍能繼續(xù)供電，提高了系統(tǒng)的可靠性。

2.1.4 I/O端的接線

輸入接線：（1）輸入接線一般不要太長(zhǎng)。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。（2）輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開(kāi)。（3）盡可能采用常開(kāi)觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。

輸出連接：（1）輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類(lèi)型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類(lèi)型、同一電壓等級(jí)的電源。（2）由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板。（3）采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。（4）PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護(hù)，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護(hù)。

2.2 軟件方面

從軟件設(shè)計(jì)方面提高系統(tǒng)抗干擾能力，PLC內(nèi)部具有豐富的軟元件，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等，利用它們?cè)O(shè)計(jì)一些程序，可以屏蔽輸入元件的誤信號(hào)，防止輸出元件的誤動(dòng)作，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

2.2.1 延時(shí)控制

控制器的外部開(kāi)關(guān)量和模擬量輸入信號(hào)，由于噪聲、干擾、開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作、模擬信號(hào)誤差等因素的影響，不可避免會(huì)形成輸入信號(hào)的錯(cuò)誤，引起程序判斷失誤，造成事故。當(dāng)按鈕、開(kāi)關(guān)作為輸入信號(hào)時(shí)，則不可避免產(chǎn)生抖動(dòng)。輸入信號(hào)是繼電器觸點(diǎn)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬間跳動(dòng)，將會(huì)引起系統(tǒng)誤動(dòng)作。在這種情況下，可采用定時(shí)器延時(shí)來(lái)去掉抖動(dòng)，定時(shí)時(shí)間根據(jù)觸點(diǎn)抖動(dòng)情況和系統(tǒng)要求的響應(yīng)速度而定，這樣可保證觸點(diǎn)確實(shí)穩(wěn)定閉合（或斷開(kāi)后）才執(zhí)行。

2.2.2 軟件濾波

對(duì)于模擬信號(hào)，可采用多種軟件濾波方法來(lái)提高數(shù)據(jù)的可靠性。連續(xù)采樣多次，采樣間隔根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間和信號(hào)的頻率而定。采樣數(shù)據(jù)先后存放在不同的數(shù)據(jù)寄存器中，經(jīng)比較后取中間值或平均值作為當(dāng)前輸入值。常用的濾波方法有：（1）程序判斷濾波；（2）中值濾波；（3）滑動(dòng)平均值濾波；（4）去極值平均濾波；（5）算術(shù)平均值濾波；（6）防脈沖干擾平均值濾波。

2.2.3 封鎖控制

某些干擾是可以預(yù)知的，例如可編程序控制器的輸出命令驅(qū)動(dòng)大功率器件動(dòng)作，常常會(huì)伴隨產(chǎn)生火花、電弧等干擾信號(hào)，它們產(chǎn)生的干擾信號(hào)可能使可編程序控制器接收錯(cuò)誤的信息。在容易產(chǎn)生這些干擾的時(shí)間內(nèi)，可用軟件封鎖可編程序控制器的某些輸入信號(hào)，適當(dāng)延時(shí)，在干擾消除后，再取消封鎖。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上的措施，經(jīng)若干PLC控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行表明，能夠消除現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)的影響，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，因此在抗干擾設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，對(duì)有些干擾情況還需做具體分析，采取對(duì)癥下藥的方法，才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。

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