鄭溢輝

摘 要：PLC控制應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題一直是工業(yè)、企業(yè)重視的大問(wèn)題，因?yàn)樗P(guān)系到工業(yè)、企業(yè)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。只有找到影響最大的干擾源，圍繞干擾源進(jìn)行干擾分析，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的防范與治理，才能維護(hù)PLC系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。文章分析了PLC控制應(yīng)用系統(tǒng)的干擾源分析及抗干擾措施。

關(guān)鍵詞：PLC控制應(yīng)用系統(tǒng)；干擾源；分布；抗干擾；措施

1 PLC控制系統(tǒng)的干擾源分布

1.1 干擾源類(lèi)型

一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)控制裝置處于相對(duì)復(fù)雜、惡劣的工作環(huán)境，各種不良的外界環(huán)境因素很可能對(duì)PLC系統(tǒng)帶來(lái)干擾性威脅，最易于遭受干擾影響的位置為：電壓或電流最可能出現(xiàn)驟變的部位，這些部位屬于敏感部位，因?yàn)槠潆姶艌?chǎng)的動(dòng)態(tài)變化將帶來(lái)一系列不利因素，例如：出現(xiàn)不穩(wěn)定噪音、擾動(dòng)等，從而將為整個(gè)PLC系統(tǒng)形成不良威脅，形成干擾源。主要的干擾源則涵蓋以下幾大類(lèi)：根據(jù)干擾成因可以分成：放電干擾、高頻振蕩干擾、浪涌干擾等。然而，如果根據(jù)其所產(chǎn)生的噪音波形來(lái)分類(lèi)，則通常包括：脈沖性干擾、持續(xù)性干擾。如果參照干擾模式來(lái)劃分則通常包括：共模與差模干擾。

1.2 空間輻射帶來(lái)的干擾

該干擾通常來(lái)自于電網(wǎng)系統(tǒng)、設(shè)備等的暫態(tài)過(guò)程，或者雷電帶來(lái)的過(guò)電壓等。此類(lèi)干擾帶有一定的輻射性，分布規(guī)律不定。其輻射區(qū)域內(nèi)如果有PLC系統(tǒng)，將遭受強(qiáng)烈的輻射干擾，這兩者輻射的感應(yīng)主要來(lái)自于：電路感應(yīng)、通信線路感應(yīng)。

1.3 系統(tǒng)外引線的干擾

系統(tǒng)外引線干擾一般來(lái)源于電源、信號(hào)線，此為傳導(dǎo)干擾，屬于破壞性較強(qiáng)的干擾，具體涵蓋以下三大類(lèi)：來(lái)自電源的干擾、從信號(hào)線來(lái)的干擾、接地系統(tǒng)混亂狀態(tài)下產(chǎn)生的干擾。

1.4 PLC自身帶來(lái)的干擾

PLC系統(tǒng)中不同流部件與電路之間的電磁輻射帶來(lái)的干擾。

2 PLC控制應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾措施

2.1 加大電源區(qū)域的攔截

權(quán)威研究顯示：空間磁場(chǎng)為3×10-6T情況下，計(jì)算機(jī)將發(fā)生誤動(dòng)作現(xiàn)象，這一強(qiáng)度如果持續(xù)上升為2.4×10-4T時(shí)，故障將升級(jí)為持久的損壞程度。對(duì)于PLC系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最具破壞性空間輻射，通常為大氣過(guò)電壓產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)與磁場(chǎng)，具體涵蓋：雷電帶來(lái)的過(guò)電壓，電磁感應(yīng)所導(dǎo)致的過(guò)電壓等。對(duì)此可以針對(duì)電源部位進(jìn)行攔截：

2.1.1 電源部分的攔截。

交流電源中選擇雙重隔離技術(shù)，額外配置一個(gè)防雷變壓器（1：1），其初級(jí)同220V的電源鏈接，次級(jí)則鏈接220V的供給測(cè)控系統(tǒng)，同時(shí)，設(shè)置1：1的隔離變壓器，以此達(dá)到電磁隔離的目的，然而，卻不能有效抵御干擾，最佳解決對(duì)策：在初級(jí)與次級(jí)系統(tǒng)，各自鏈接一個(gè)氧化鋅壓敏電阻RM，從而防范雷電波的干擾。

壓敏電阻電壓Vm應(yīng)該參照下面的公式進(jìn)行選型、配置。

Vm=2.2VAC

上式中，VAC是交流工作電壓的有效值。

2.1.2 半浮空技術(shù)。如果是普通的PLC系統(tǒng)，為了有效抵御來(lái)自于空間輻射的不良干擾，科學(xué)的方法是安裝屏蔽電纜，同時(shí)依靠半浮空技術(shù)達(dá)到對(duì)整個(gè)PLC系統(tǒng)的保護(hù)。半浮空技術(shù)，也就是機(jī)殼接保護(hù)地，PCB中的系統(tǒng)地懸空，屬于最理想的接地模式。然而相對(duì)應(yīng)的主控制系統(tǒng)，其中的PCB板，則適合將一個(gè)高性能、高質(zhì)量的電容C連在系統(tǒng)地和保護(hù)地二者中間，同時(shí)，再設(shè)置一個(gè)電阻R，其電阻值則要達(dá)到一定水平。如圖2所示。

圖2中，最典型的電氣設(shè)備為T(mén)VS，發(fā)揮著同壓敏電阻類(lèi)似的功能，它能夠承擔(dān)更大的脈沖電流，最高幾百A的電流也不在話下。同時(shí)，同壓敏電壓相比，其鉗位時(shí)間更快，同時(shí)，TVS設(shè)備的電壓類(lèi)型覆蓋范圍較廣，從3V-700V供自由選擇。鉗位電壓值則需要參照下面的公式進(jìn)行選擇：

V鉗位=1.56VN

VN代表電路額定直流電壓。其中電容C能夠發(fā)揮自身獨(dú)特的隔離直流電的功能，也能夠有效釋放脈沖波。

2.2 科學(xué)地敷設(shè)電纜

信號(hào)電纜的實(shí)際選型過(guò)程中，必須立足于成本支出、實(shí)際功用、抗干擾能力幾大方面去權(quán)衡。目前，標(biāo)準(zhǔn)型線纜使用最為廣泛，實(shí)際敷設(shè)過(guò)程中需重點(diǎn)把握以下方面：（1）各類(lèi)數(shù)據(jù)信息各自被與其適應(yīng)的電纜所傳遞、運(yùn)輸，需要根據(jù)傳輸信號(hào)的類(lèi)型來(lái)逐層進(jìn)行敷設(shè)。（2）不同類(lèi)型的信號(hào)不可以共用一個(gè)電纜，例如：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)都應(yīng)各自使用自己的電纜，而且也不可以同電源線共享一根電纜。（3）信號(hào)線纜的選配、安裝必須特別注意。優(yōu)選整條、構(gòu)造完整的線纜，其中不存在斷裂、接頭銜接等問(wèn)題，同時(shí)要確保其同感性負(fù)載保持安全距離，不能將其同電源線纜放置于一個(gè)線槽內(nèi)，而且也要放置線纜之間距離過(guò)近，至少要在60cm以上，而且要在這兩個(gè)相鄰的線纜之間設(shè)置放隔板，并對(duì)應(yīng)把信號(hào)線設(shè)置于鍍鋅金屬管道內(nèi)。

2.3 優(yōu)化并完善接地系統(tǒng)建設(shè)

主要的接地技術(shù)包括：工作接地、系統(tǒng)接地、信號(hào)源接地等。

（1）工作接地。引入絕緣板，將其放在控制柜和地面之間，發(fā)揮絕緣隔離作用，特別要注意將其同保護(hù)接地區(qū)別開(kāi)來(lái)。（2）系統(tǒng)接地。不同于其他系統(tǒng)，PLC為高速低電平控制系統(tǒng)，適合選擇直接接地。因?yàn)槭艿诫娎|分布電容的影響，各個(gè)裝置彼此間的信號(hào)交換頻率相對(duì)較低，通常都在1兆赫茲以下。因此，PLC控制系統(tǒng)也要積極改革、優(yōu)化自身的接地模式，最佳的選擇為：一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地。（3）信號(hào)源接地。該接地的實(shí)施需要注意的是，當(dāng)信號(hào)源接地狀態(tài)時(shí)，屏蔽層設(shè)置于信號(hào)端進(jìn)行接地；相反，接地端則需要選擇PLC端。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)信號(hào)線不是完整的整根信號(hào)線，其中出現(xiàn)接頭、斷裂等現(xiàn)象時(shí)，則要對(duì)屏蔽層實(shí)施加固，同時(shí)進(jìn)行絕緣防護(hù)，控制多點(diǎn)接地現(xiàn)象，不同的屏蔽層必須妥善鏈接，同時(shí)要在彼此間設(shè)置絕緣層，最終找到一個(gè)最合理的位置實(shí)施接地。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著PLC系統(tǒng)研究力度的不斷加大，PLC系統(tǒng)在工業(yè)、企業(yè)中得到了廣泛地推廣與使用。然而，其能否安全、高效運(yùn)行將會(huì)帶來(lái)巨大的影響。只有不斷地提高PLC系統(tǒng)的抗干擾能力，明確干擾源的類(lèi)型，從而采取針對(duì)性的抗干擾策略，才能維護(hù)PLC系統(tǒng)的安全運(yùn)用，確保其功能與作用得到有效發(fā)揮。

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