摘 要：本文簡(jiǎn)要分析了PLC當(dāng)中較為常見(jiàn)的電磁干擾問(wèn)題，同時(shí)提出正確選擇系統(tǒng)設(shè)備、合理接地以及搭接等方式，以期解決PLC 控制系統(tǒng)當(dāng)中常見(jiàn)的干擾問(wèn)題，確保PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；干擾問(wèn)題；解決方式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.245

0 引言

電氣控制技術(shù)發(fā)展速度不斷提高，PLC技術(shù)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中。但是，PLC控制系統(tǒng)往往處于各類(lèi)強(qiáng)電電路或是強(qiáng)電設(shè)備附近，導(dǎo)致其受到電磁環(huán)境的影響，有較高幾率出現(xiàn)信號(hào)被干擾、死機(jī)以及數(shù)據(jù)采集精準(zhǔn)度下降等現(xiàn)象，使得PLC系統(tǒng)難以穩(wěn)定運(yùn)行。故而，企業(yè)需及時(shí)對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行處理，確保PLC的運(yùn)行環(huán)境。

1 干擾源分類(lèi)及主要來(lái)源

1.1 干擾源分類(lèi)

干擾源可按照形成原因以及干擾方式的區(qū)別進(jìn)行分類(lèi)。若按照干擾源的形成原因進(jìn)行劃分，則可將干擾源劃分為放電噪聲、高頻蕩噪聲以及浪涌噪聲等。若按照噪聲的干擾方式進(jìn)行劃分，可將干擾源劃分為差模干擾以及共模干擾兩種方式。其中利用噪聲干擾方式進(jìn)行劃分是常用的分類(lèi)方式。所謂共模干擾，指信號(hào)與地面之間所形成的電位差，形成該干擾類(lèi)型的主要是因?yàn)殡娋W(wǎng)串入以及由電磁輻射于信號(hào)線(xiàn)之上所感知到的同方向電壓的累積而成。所形成的共模電壓有時(shí)數(shù)值偏大，尤其是部分企業(yè)使用了隔離性能并不理想的供電室，導(dǎo)致變送器傳送信號(hào)具有較高的共模電壓，部分共模電壓甚至達(dá)到130V之上。而差模干擾則是指對(duì)信號(hào)兩極之間形成干擾的電壓，當(dāng)共模干擾經(jīng)過(guò)不平衡電路便會(huì)形成該類(lèi)型電壓。而該類(lèi)型電壓也會(huì)直接于信號(hào)之上進(jìn)行疊加，導(dǎo)致PLC系統(tǒng)測(cè)量精度以及控制精度均受到影響。

1.2 干擾主要來(lái)源

第一，來(lái)源于自然輻射的干擾。PLC控制系統(tǒng)工作過(guò)程中，會(huì)受到自然輻射電磁場(chǎng)的影響。該類(lèi)型干擾主要是因電氣設(shè)備出現(xiàn)暫態(tài)過(guò)程、雷雨天氣以及雷達(dá)運(yùn)行而產(chǎn)生的，也可將該類(lèi)型干擾稱(chēng)為輻射干擾。該類(lèi)型干擾分布較為復(fù)雜，只要PLC系統(tǒng)在輻射范圍之內(nèi)，便會(huì)受到其干擾。

第二，人為干擾。造成PLC控制系統(tǒng)受到干擾的主要原因還是因?yàn)槠髽I(yè)未選擇正確的施工用設(shè)備，或是工作人員未按照施工要求進(jìn)行施工。具體如下，其一，源于PLC自身供電電源所形成的干擾。PLC系統(tǒng)一般從電網(wǎng)獲取電源，然而電網(wǎng)覆蓋范圍過(guò)大，導(dǎo)致PLC系統(tǒng)需要承受電網(wǎng)范圍內(nèi)全部的電磁干擾，特別是電網(wǎng)自身變化。如部分電力設(shè)施的啟動(dòng)與關(guān)閉、交流傳動(dòng)設(shè)備所引發(fā)的諧波以及電網(wǎng)出現(xiàn)短路情況所造成的暫態(tài)沖擊，都將利用輸電線(xiàn)路傳送至PLC電源，對(duì)其造成影響。其二，源于PLC周?chē)O(shè)備的影響。PLC控制系統(tǒng)正常工作時(shí)，需同其他型號(hào)變頻設(shè)備搭配使用，之后借由PLC進(jìn)行輸出達(dá)到控制變頻器工作的目的。因?yàn)樽冾l器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)同時(shí)伴有整流以及變頻兩種狀態(tài)，所以電源較為容易形成諧波，或是在變頻設(shè)備附近形成電磁干擾波，直接對(duì)PLC造成干擾。

第三，源于PLC控制系統(tǒng)自身干擾。形成該類(lèi)型干擾的主要原因是由于PLC系統(tǒng)自身元器件同電路之間形成相互電磁輻射，進(jìn)而對(duì)PLC控制系統(tǒng)造成干擾。例如系統(tǒng)內(nèi)部邏輯電路之間相互形成輻射，同時(shí)其也會(huì)對(duì)模擬電路造成影響。除此以外，部分PLC控制系統(tǒng)中的元器件之間也存在相互不匹配的現(xiàn)象。形成該類(lèi)型干擾的主要原因是因?yàn)橄到y(tǒng)自身電磁兼容設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，屬于PLC制造企業(yè)問(wèn)題，較為復(fù)雜，難以處理。所以，應(yīng)用企業(yè)需在購(gòu)置設(shè)備之前，對(duì)設(shè)備進(jìn)行一定的檢測(cè)以及考驗(yàn)。

2 解決干擾問(wèn)題的具體方式

2.1 正確選擇系統(tǒng)設(shè)備

企業(yè)可通過(guò)合理更換現(xiàn)有PLC系統(tǒng)設(shè)備對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)化，以便減輕甚至是消除引線(xiàn)干擾、差模干擾以及共模干擾現(xiàn)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)所造成的不良影響。具體可更換以下設(shè)備。

第一，電源。企業(yè)可通過(guò)更換抗干擾能力較強(qiáng)的電源，對(duì)供電電源所形成的干擾進(jìn)行合理控制。事實(shí)上，相比其他類(lèi)型干擾，供電電源所造成的干擾更為常見(jiàn)。供電電源往往通過(guò)PLC系統(tǒng)內(nèi)部分電源，如CPU電源以及I/O變送設(shè)備電源對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行干擾。故而，企業(yè)不僅需要更換性能良好的電源，同時(shí)還需使用分布電容相對(duì)較小、抑制帶大的配電設(shè)備對(duì)變送設(shè)備供電電源進(jìn)行處理，以免引線(xiàn)中的電流以及電壓對(duì)變送設(shè)備造成一定影響。

第二，PLC。企業(yè)在選擇PLC過(guò)程中，應(yīng)選取抗干擾能力較強(qiáng)，且電磁兼容性良好的產(chǎn)品，如使用浮地技術(shù)以及隔離性能俱佳的PLC產(chǎn)品。不僅如此，企業(yè)還需將PLC實(shí)際所處環(huán)境納入考慮范圍之內(nèi)。特別是購(gòu)置國(guó)外PLC產(chǎn)品時(shí)尤其需要注意，因?yàn)閲?guó)外電網(wǎng)制式同我國(guó)存在一定差異，我國(guó)抗電磁干擾能力強(qiáng)于外國(guó)。故而，企業(yè)在購(gòu)置國(guó)外PLC設(shè)備時(shí)，應(yīng)慎重考慮。

2.2 合理接地以及搭接

企業(yè)可通過(guò)接地為電磁干擾提供阻抗不高的通路，以免電磁干擾在傳播過(guò)程中同干擾形成耦合。而搭接指利用金屬導(dǎo)體將數(shù)個(gè)金屬構(gòu)件相連，令所有相連的金屬構(gòu)件均位于等電位，使得金屬構(gòu)件不會(huì)因電位差異而形成環(huán)流，那么環(huán)流也不會(huì)對(duì)PLC系統(tǒng)造成干擾。由此可見(jiàn)，合理接地以及搭接能夠有效控制干擾源，減輕干擾源對(duì)PLC系統(tǒng)的影響。接地方式共分為兩種，分別為直接接地以及浮地接地。這對(duì)PLC控制系統(tǒng)而言，企業(yè)需使用直接接地這一方式，具體如下。

其一，工作人員應(yīng)使用一點(diǎn)接地以及搭接接地的方法完成PLC控制系統(tǒng)接地地線(xiàn)的布設(shè)作業(yè)，至于集中布設(shè)的PLC系統(tǒng)，工作人員可使用并聯(lián)一點(diǎn)接地的方法完成接地工作。針對(duì)各個(gè)設(shè)備的柜體中心而言，工作人員可使用獨(dú)立的接地線(xiàn)將其接地點(diǎn)引至接地極。若設(shè)備之間間隔距離較遠(yuǎn)，則工作人員需使用搭接這一方式進(jìn)行布線(xiàn)，即使用橫截面較大的通線(xiàn)，將各個(gè)設(shè)備柜體中心的接地點(diǎn)相連，之后將接地母線(xiàn)與接地極相連。其中用于接地線(xiàn)的銅制導(dǎo)線(xiàn)，橫截面面積不得少于22mm2，作為總母線(xiàn)的銅排面積不得少于60mm2，同時(shí)控制接地極的接地電阻，一般不得令其超過(guò)2Ω。不僅如此，工作人員還應(yīng)控制接地極的位置，要求接地極同建筑物的距離保持在10m至15m范圍之內(nèi)，且PLC控制系統(tǒng)接地位置同強(qiáng)電設(shè)施接地位置之間的距離不得少于10m。

其二，屏蔽線(xiàn)及屏蔽層的接地工作。若信號(hào)源與地面相接，則屏蔽層需于信號(hào)一側(cè)接地。反之，則于PLC一側(cè)接地。若信號(hào)線(xiàn)之間存在接頭，則工作人員需確保屏蔽層連接的牢固程度，并保證屏蔽層的絕緣性，以免形成多點(diǎn)接地的現(xiàn)象。當(dāng)數(shù)個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)屏蔽雙絞線(xiàn)同多芯對(duì)絞總屏電纜相連，工作人員需保證各個(gè)屏蔽層之間的連接穩(wěn)定、完好。并確認(rèn)是屏蔽層否處于絕緣狀態(tài)，選取合適的接地位置完成接地作業(yè)。

2.3 電纜鋪設(shè)與設(shè)備抗干擾措施

施工過(guò)程中，工作人員可選用銅帶鎧裝屏蔽電力電纜。使用該電纜，能夠有效降低動(dòng)力線(xiàn)對(duì)PLC控制系統(tǒng)形成的電磁干擾。工作人員需注意，信號(hào)類(lèi)型之間存在差別，所使用的輸送電纜也有所不同，應(yīng)按照輸送信號(hào)的種類(lèi)分層實(shí)施鋪設(shè)。切記不可利用某一電纜中的部分不同導(dǎo)線(xiàn)同時(shí)進(jìn)行信號(hào)以及動(dòng)力電源的輸送。同時(shí)注意，信號(hào)線(xiàn)路同動(dòng)力電纜之間間隔的距離不可過(guò)短，且兩者不可平行鋪設(shè)，否則容易形成電磁干擾，進(jìn)而對(duì)PLC控制系統(tǒng)造成干擾。

設(shè)備抗干擾措施應(yīng)分為兩方面：其一，硬件方面。針對(duì)硬件，工作人員主要通過(guò)濾波的方式減少PLC控制系統(tǒng)所受到的干擾。工作人員需于計(jì)算機(jī)接受信號(hào)之前，以并接的方式將電容裝設(shè)于信號(hào)線(xiàn)與地面之間，以達(dá)到降低共模干擾的目的。同時(shí)，還需將濾波器裝設(shè)于信號(hào)兩極之間，以此降低差模干擾。

其二，軟件方面。電磁干擾極為復(fù)雜，所以連接干擾對(duì)PLC控制系統(tǒng)的影響無(wú)法完全消除。故而，設(shè)計(jì)人員應(yīng)于設(shè)計(jì)與組態(tài)兩個(gè)工作環(huán)節(jié)當(dāng)中，對(duì)PLC控制系統(tǒng)實(shí)施抗干擾處理，使其本身具備一定抗干擾能力，從而保證在實(shí)際工作中，PLC控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。工作人員可通過(guò)如下方式進(jìn)行處理：第一，定期檢測(cè)參考點(diǎn)電位，若其發(fā)生偏離，需及時(shí)進(jìn)行矯正。同時(shí)使用動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，以免電位發(fā)生偏移。第二，使用信息冗余方式，設(shè)定對(duì)應(yīng)的軟件標(biāo)志位置。第三，使用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)定軟件陷阱，從而使軟件自身結(jié)構(gòu)與運(yùn)行更為穩(wěn)定。

3 結(jié)束語(yǔ)

PLC控制系統(tǒng)受到干擾屬于較為復(fù)雜的問(wèn)題。每個(gè)PLC控制系統(tǒng)所處的電磁環(huán)境不同，受到的干擾自然也存在區(qū)別。所以，問(wèn)題的解決方法也不能一概而論，工作人員應(yīng)將各方面影響因素均納入考慮范圍之內(nèi)，進(jìn)而確認(rèn)干擾PLC控制系統(tǒng)的真正原因，并有針對(duì)性的解決，才能令PLC更為穩(wěn)定地運(yùn)行。

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