楊帆　許業(yè)大

摘 要：西門子PLC控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，其抗干擾能力直接關(guān)系工業(yè)生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定。文章將分析PLC系統(tǒng)的干擾源，并提出一種有效的硬件抗干擾措施。

關(guān)鍵詞：西門子；PLC控制系統(tǒng)；干擾；措施；RS485中繼器

西門子PLC系統(tǒng)在中國應(yīng)用廣泛，其強(qiáng)大的控制系統(tǒng)幾乎適合于所有的工業(yè)領(lǐng)域。但工業(yè)現(xiàn)場干擾源較多，直接影響了PLC系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以，在提出抗干擾措施前，我們必須先了解工業(yè)領(lǐng)域的干擾源。

1 工業(yè)領(lǐng)域干擾源分析

工業(yè)現(xiàn)場，電壓電流劇烈變化的場所是PLC系統(tǒng)的主要干擾源。PLC系統(tǒng)的干擾源分為兩類，內(nèi)部干擾和外部干擾。內(nèi)部干擾是指西門子PLC模塊自身產(chǎn)生的干擾，如模塊質(zhì)量問題、使用壽命、內(nèi)部接線等。外部干擾是指電磁干擾、電源干擾、接地干擾等。

1.1 內(nèi)部干擾

西門子PLC內(nèi)部干擾一般由其控制元件與電路產(chǎn)生的電磁干擾，根本原因是其內(nèi)部元件互相不匹配。另外，模擬地和邏輯地的互相混用也是產(chǎn)生內(nèi)部干擾的原因。

1.2 外部干擾

外部干擾一般可分為電源干擾、接地干擾、傳輸干擾。

電源干擾是指由于PLC供電系統(tǒng)波動對其控制系統(tǒng)的影響，如電網(wǎng)暫態(tài)沖擊、電力設(shè)備起停等。

接地干擾是指PLC系統(tǒng)接地屏蔽錯誤導(dǎo)致的干擾。接地系統(tǒng)本身用作屏蔽干擾的手段，但是使用不當(dāng)就會增強(qiáng)干擾，如接地系統(tǒng)的共地。PLC接地系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)地、保護(hù)地、屏蔽地等。接地系統(tǒng)混用會導(dǎo)致不同的地之間產(chǎn)生電位差，電荷在不同電位之間移動產(chǎn)生電流，這種電路環(huán)流影響PLC系統(tǒng)的正常工作。

傳輸干擾是指PLC信號傳輸收到外界的干擾。信號傳輸干擾有可能發(fā)生在PLC與現(xiàn)場元件之間，也可能發(fā)生在PLC站與站之間。PLC與現(xiàn)場元件之間的信號傳輸一般要求帶屏蔽的電纜，電纜屏蔽必須接地良好。PLC之間的信號傳輸則依靠西門子專用的profibus傳輸網(wǎng)絡(luò)。雖然都帶有屏蔽線，但工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行著各種大功率、高電流電壓的設(shè)備，這些設(shè)備起?；蛘哌\(yùn)行時劇烈變化的電流電壓會影響附近PLC的信號傳輸。

2 提高西門子PLC系統(tǒng)抗干擾能力

工業(yè)領(lǐng)域不少干擾源是無法避免的。因此，提高PLC系統(tǒng)的抗干擾能力是最有效途徑，而提高抗干擾能力手段分為硬件和軟件兩方面。下面將介紹一種抗傳輸干擾的硬件——西門子RS485中繼器。

3 西門子RS485中繼器簡介

西門子RS485中繼器是解決西門子PLC在信號傳輸上抗干擾問題的有效手段，也是遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸增強(qiáng)信號的重要方式。按照Profibus網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)硬件超過32個或波特率對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通訊距離超過規(guī)范時，就需要使用RS485中繼器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓展。

西門子RS485分為兩個網(wǎng)段，網(wǎng)段1和網(wǎng)段2，網(wǎng)段之間可實現(xiàn)物理隔離。需要注意的是M5.2是信號線A、B的接地端，用于測量信號電壓時的參考地，一般不接線。如圖1所示。

4 西門子RS485中繼器使用

RS485中繼器有上下兩個網(wǎng)段，其中A1、B1、A1'、B1是網(wǎng)段1， A2、B2、A2'、B2'是網(wǎng)段2，信號再生是在不同網(wǎng)段實現(xiàn)的，同一網(wǎng)段之間不可信號再生。

RS485中繼器在使用上需特別注意終端電阻的設(shè)置，錯誤的設(shè)置輕則不能發(fā)揮抗干擾的作用，重則斷網(wǎng)。RS485中繼器有三種拓?fù)浞绞?，作為兩個網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備、作為一個網(wǎng)絡(luò)的中間設(shè)備、作為兩個網(wǎng)絡(luò)的中間設(shè)備。

作為兩個網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備時，網(wǎng)段1和網(wǎng)段2的終端電阻都需設(shè)置為“on”。由于網(wǎng)段1和網(wǎng)段2各自成為一個獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，再加之中繼器也占用網(wǎng)絡(luò)上的一個物理位置，所以網(wǎng)段1和網(wǎng)段2都只能再增設(shè)31個DP站。另外，由于兩個網(wǎng)段各自獨(dú)立，所以網(wǎng)段的傳輸距離是倍增的。

作為一個網(wǎng)絡(luò)的中間設(shè)備時，作為中間設(shè)備的網(wǎng)段終端電阻設(shè)置為“off”，其傳輸距離是從其起點(diǎn)站至其終點(diǎn)站的距離。

作為兩個網(wǎng)絡(luò)的中間設(shè)備時，兩個網(wǎng)段終端電阻都設(shè)置為“off”，其傳輸距離都為起點(diǎn)站至其終點(diǎn)站的距離。需要注意的是，這種拓?fù)浞绞絻啥尉W(wǎng)絡(luò)互相影響。如果網(wǎng)絡(luò)之間不需要信號傳輸，最好通過網(wǎng)絡(luò)開關(guān)實現(xiàn)其物理隔離。

提高PLC系統(tǒng)的抗干擾能力對于保證其控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定有著十分重要的作用。RS485中繼器正是保證西門子PLC信號傳輸穩(wěn)定的重要手段。作者在工業(yè)現(xiàn)場正確合理的使用RS485中繼器，曾多次解決了信號傳輸上的干擾問題。

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