云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 張曉萍

PLC控制系統(tǒng)干擾及抗干擾措施研究

云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 張曉萍

本文對(duì)PLC控制系統(tǒng)來自空間、系統(tǒng)外部、PLC系統(tǒng)本身引起的干擾基礎(chǔ)上分析，系統(tǒng)研究了提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾能力的方法，具體從硬件配置和軟件優(yōu)化方面，提出了相應(yīng)的抗干擾措施。

PLC；抗干擾；控制系統(tǒng)

現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，PLC的工業(yè)控制用途越發(fā)廣泛。PLC 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性對(duì)工業(yè)機(jī)械化的生產(chǎn)提高具有重要意義，因此PLC控制系統(tǒng)的抗干擾情況值得探討。

PLC抗干擾能力雖然較好，但在實(shí)際工作環(huán)境中，PLC大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣環(huán)境中、安裝使用不當(dāng)、PLC的輸入輸出觸點(diǎn)抖動(dòng)、電源波形畸變等原因[1]，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)PLC控制系統(tǒng)無(wú)法可靠的運(yùn)行，因此要提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力[2]。在PLC生產(chǎn)廠家保證PLC設(shè)備抗干擾能力的前提下，還需要充分考慮在工程設(shè)計(jì)以及施工安裝和使用維護(hù)中的有效抗干擾措施。

1 PLC控制系統(tǒng)的干擾源

1.1 干擾源及其分類

干擾源：通常情況下，PLC控制系統(tǒng)的干擾源產(chǎn)生于電流或電壓劇變的部位，工業(yè)控制設(shè)備的干擾源亦是如此。比如噪聲源的產(chǎn)生則為電荷劇烈移動(dòng)的部位。

干擾源分類：①按照噪聲產(chǎn)生的原因不同，可分為放電噪聲、高頻振蕩噪聲、浪涌噪聲等。②按照噪聲的波形、性質(zhì)不同，可分為偶發(fā)噪聲、持續(xù)噪聲等。?按照噪聲干擾模式的不同，可分為差模干擾和共模干擾[3]。

1.2 PLC控制系統(tǒng)的主要電磁干擾

1.2.1 PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的干擾

多種電子設(shè)備的集中工作會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)干擾，即PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部干擾是大量電子設(shè)備造成的[4]。其邏輯電路的相互輻射、內(nèi)部邏輯電路對(duì)模擬電路的影響、元器件間的不匹配問題均會(huì)影響PLC控制系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備，嚴(yán)重的干擾將導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備癱瘓失去正常工作的機(jī)能。上述干擾主要由于對(duì)電磁兼容設(shè)計(jì)的缺陷。

1.2.2 PLC控制系統(tǒng)電源線的引入干擾

PLC控制系統(tǒng)由電子設(shè)備組成，當(dāng)大量設(shè)備在同行一時(shí)間工作，則對(duì)電流的需求量會(huì)較大，此時(shí)電源的接通，也會(huì)使數(shù)據(jù)信號(hào)線受到干擾。在工業(yè)生產(chǎn)過程中這一干擾現(xiàn)象比較普遍，畢竟現(xiàn)代技術(shù)長(zhǎng)期依賴于電子設(shè)備，幾乎無(wú)法避免。

除此之外，我們必須要高立明確的班級(jí)奮斗目標(biāo)．班集體的共同奮斗目標(biāo)，是班集體的理想和前進(jìn)的方向，班集體如果沒有共同追求的奮斗目標(biāo)，就會(huì)失去前進(jìn)的動(dòng)力。奮斗目標(biāo)的好與不好，都能影響到班級(jí)的風(fēng)氣，影響班級(jí)的凝聚力的共同目標(biāo)也是通過個(gè)體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)而實(shí)現(xiàn)的集體目標(biāo)源于個(gè)體目標(biāo)，又高于個(gè)體目標(biāo)的，所以在班級(jí)管理中首先要有一個(gè)明確的班集體的奮斗目標(biāo)，這樣可加大班級(jí)的凝聚力。

PLC系統(tǒng)用電率高，由電網(wǎng)對(duì)PLC系統(tǒng)提供電流量。電網(wǎng)的覆蓋面大，很容易在受到空間電磁干擾的情況下對(duì)線路上的電壓、電流產(chǎn)生相應(yīng)感應(yīng)。當(dāng)較大的電流通過電網(wǎng)流轉(zhuǎn)，所產(chǎn)生的超強(qiáng)電流便會(huì)產(chǎn)生干擾。而且電網(wǎng)本身難以避免電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電網(wǎng)中其他部分的工作缺乏穩(wěn)定，所產(chǎn)生的干擾會(huì)更大。比如，電閘的開啟與閉合，所產(chǎn)生的電流沖擊也會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)造成一定影響。

1.2.3 PLC控制系統(tǒng)的空間輻射干擾

空間的輻射干擾主要是輻射電磁場(chǎng)。其主要來源是電力電網(wǎng)、高頻感應(yīng)加熱器、變頻器、電氣設(shè)備、整流裝置等的暫態(tài)過程。此時(shí)若PLC置于此輻射場(chǎng)內(nèi)，其信號(hào)、電源線、數(shù)據(jù)線則以“天線”的角色受到輻射干擾。這與設(shè)備本身所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)、設(shè)備放置、變頻器的頻率等相關(guān)。主要是：①由電路中的電磁感應(yīng)產(chǎn)生，PLC的內(nèi)部組件直接受到輻射；另外一種是由通信線路的電磁感應(yīng)引入，直接對(duì)PLC的內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輻射干擾。

1.2.4 PLC控制系統(tǒng)的接地系統(tǒng)干擾

PLC控制系統(tǒng)的接地線路也會(huì)造成干擾，比如系統(tǒng)接地、屏蔽接地、交流接地以及保護(hù)接地，這些接地線路造成混亂現(xiàn)象下，勢(shì)必造成PLC控制系統(tǒng)干擾。這是因?yàn)槿狈σ?guī)范的接地線路造成不同接地線的電位分布存在差異，因而形成電位差異，導(dǎo)致地環(huán)路的電流以及信號(hào)工模干擾，近而影響PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

PLC接地點(diǎn)選擇不恰當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致電磁干擾。如果接地點(diǎn)選擇在電磁場(chǎng)較強(qiáng)的地方，那么大地、接地線、屏蔽層就可能會(huì)形成閉合環(huán)路。PLC控制系統(tǒng)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，要求并不高，然而接地點(diǎn)的選擇在考慮干擾的角度應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離磁場(chǎng)較強(qiáng)區(qū)域，或給以相應(yīng)保護(hù)。

在PLC控制系統(tǒng)中，其信號(hào)線所輸來的信號(hào)基本為低壓信號(hào)，而低壓信號(hào)很容易受到外部其它信號(hào)的干擾，比如電源信號(hào)和其它的電壓電流信號(hào)等。信號(hào)線帶來的干擾，其干擾通道一般是通過測(cè)量變送器的供電電源侵入控制系統(tǒng)，也可能通過共用信號(hào)儀表的供電電源侵入控制系統(tǒng)內(nèi)部[5]。

2 PLC控制系統(tǒng)抗干擾的措施

2.1 采用性能優(yōu)良的電源線路

PLC控制系統(tǒng)中，電源是非常重要的一個(gè)部分，電源干擾是通過供電線路的阻抗耦合產(chǎn)生的。所以在采購(gòu)或使用時(shí)應(yīng)重返考慮此因素，選擇優(yōu)質(zhì)電源線路，同時(shí)對(duì)PLC系統(tǒng)電源給以一定保護(hù)或是隔離措施，保證電源通過線路到達(dá)儀表。PLC控制系統(tǒng)供電電源產(chǎn)生的干擾，可以采取在PLC的電源輸入端加接一個(gè)帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器，以達(dá)到抑制外來干擾，提高PLC系統(tǒng)抗共模干擾的能力[6]。

2.2 對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行優(yōu)選

優(yōu)選硬件設(shè)備是PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施的非常重要的一步。選擇PLC硬件設(shè)備時(shí)，盡量選選擇電磁兼容性高、抗干擾能力較強(qiáng)的設(shè)備產(chǎn)品。主要是PLC控制系統(tǒng)有多個(gè)I/O通道，通道數(shù)據(jù)和信號(hào)的傳輸中，會(huì)通過電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)輻射造成干擾。因此應(yīng)優(yōu)選設(shè)備極大程度控制干擾源進(jìn)入傳輸通道，從而提升抗干擾能力。

2.3 隔離措施

PLC控制系統(tǒng)的內(nèi)部有光電耦合器，輸出模塊中的小型繼電器、大功率晶體管、光電可控硅等元器件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外界信號(hào)的隔離[7]，起到抗干擾并且保護(hù)CPU模塊的雙重作用。

PLC系統(tǒng)的供電電源波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定，也會(huì)對(duì)PLC控制系統(tǒng)帶來不良的影響，需要通過控制電壓來抑制干擾?？刂齐妷阂种聘蓴_的方法主要有兩種：第一種是使用隔離變壓器?？梢杂酶綦x變壓器改變PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出的接地方式，抑制電源干擾。第二種方法是采用電壓過濾器降低電壓頻次。通過將電感組合起來的方式，控制電源輸入、電源輸出的電流強(qiáng)度來減少干擾。

3 結(jié)語(yǔ)

PLC在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，對(duì)提升PLC控制系統(tǒng)抗干擾能力具有更高要求，保障其抗干擾能力可提升其穩(wěn)定、安全性，使之高質(zhì)量的進(jìn)行工作，提升工業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)水平。然而目前PLC控制系統(tǒng)面臨著抗干擾能力弱的問題，本文中的提到的抗干擾措施，經(jīng)過多個(gè)PLC控制系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行及實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這些措施可以有效地消除PLC中干擾信號(hào)的影響。

[1]劉金浦.成套電氣控制柜總裝課程實(shí)訓(xùn)課題設(shè)計(jì)研究[D].鄭州大學(xué),2009.

[2]孫海維.基于PLC控制系統(tǒng)的抗干擾方法研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015(12):109.

[3]崔晨.控制系統(tǒng)抗干擾探討[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2013(5):53-55.

[4]高峰.淺談PLC、DCS系統(tǒng)干擾問題及解決方案[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2015(21):4600.

[5]于強(qiáng).關(guān)于水電站設(shè)備PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施的研討[J].黑龍江科學(xué),2014(1):201.

[6]馬光華.火力發(fā)電廠PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施[J].云南電力技術(shù),2007(3):48-49.

[7]李圖楷.發(fā)電廠PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施[J].四川水利,2010(3): 65-66.

張曉萍（1985—），女，陜西西安人，研究生，云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：電氣控制與PLC。