陳冰 漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院

PLC 技術(shù)又稱作可編程邏輯控制器，能夠在用戶指令調(diào)控下執(zhí)行邏輯運(yùn)算、定時(shí)、順序控制等功能，是實(shí)現(xiàn)電氣工程自動(dòng)化控制的核心技術(shù)，由于使用便捷、功能完善、適用范圍廣、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用[1]。PLC 雖然抗干擾能力強(qiáng)，但是在電力系統(tǒng)運(yùn)用過程中，由于高電壓高電流電纜及設(shè)備產(chǎn)生的電場(chǎng)磁場(chǎng)、大型電力設(shè)備啟停引起的諧波、低壓設(shè)備開合引起的快速瞬變干擾、雷擊引起的浪涌、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等因素，會(huì)受到較強(qiáng)的電磁干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)失控，影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了規(guī)避電磁干擾，在PLC 產(chǎn)品研發(fā)及應(yīng)用過程中，應(yīng)優(yōu)化其電磁兼容性（EMC），采取合理的PLC 抗電磁干擾技術(shù)。

1、PLC 系統(tǒng)電磁干擾

電磁干擾感應(yīng)模型中有三個(gè)要素，具體為：①干擾源。所有能夠?qū)LC 系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備及環(huán)境都屬于干擾源，而PLC系統(tǒng)對(duì)于其他電力設(shè)備而言也有可能是干擾源；②耦合路徑。電力線路、通信電纜及空間環(huán)境都是干擾信號(hào)傳輸至PLC 系統(tǒng)的耦合路徑；③敏感設(shè)備。PLC 系統(tǒng)的組成部分，比如說元器件、電子設(shè)備、電路板等都可能是敏感設(shè)備[2]。

1.1 空間電磁輻射

在電力系統(tǒng)中，存在大量電力裝置及電磁輻射裝置，這些都會(huì)產(chǎn)生干擾PLC 控制系統(tǒng)運(yùn)行的電磁干擾信號(hào)。在PLC 系統(tǒng)運(yùn)行過程中，空氣靜電放電、雷擊引起的浪涌，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電磁環(huán)境，在這一環(huán)境下，系統(tǒng)的電感和電容將因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)發(fā)生變化，影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？偟膩碚f，PLC 系統(tǒng)所受到的空間電磁輻射在風(fēng)險(xiǎn)和強(qiáng)度上是比較高的，而且其干擾程度與系統(tǒng)受現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境的限制程度相關(guān)。

1.2 PLC 外接線干擾

在PLC 控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，會(huì)接收到電源和信號(hào)線導(dǎo)入的PLC 外接線干擾，這屬于典型的傳導(dǎo)型干擾模式。在電力系統(tǒng)中，PLC 控制系統(tǒng)需要借助電網(wǎng)供電，當(dāng)電網(wǎng)中電力設(shè)備啟停，會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊與諧波變化，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，供電品質(zhì)不穩(wěn)定，對(duì)PLC 控制系統(tǒng)產(chǎn)生電源干擾。此外，我國(guó)電網(wǎng)布設(shè)范圍極廣，電磁干擾作用會(huì)持續(xù)形成高頻諧波信號(hào)，進(jìn)一步對(duì)PLC 控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響，尤其是在電網(wǎng)感性元器件斷開時(shí)，會(huì)形成遠(yuǎn)超于額定電壓值的瞬間電壓，其脈沖功率對(duì)于 PLC 的破壞性極大。PLC 控制系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的通信功能與控制功能，這些功能的實(shí)現(xiàn)依賴于各類信號(hào)傳輸線，而這些線路在傳輸信號(hào)時(shí)，容易受到外界信號(hào)干擾，這些干擾來源于共用信號(hào)儀表的相關(guān)供電電源，以及電磁信號(hào)引發(fā)的感應(yīng)。通信信號(hào)的傳遞，會(huì)直接影響到PLC 控制系統(tǒng)的指令，如若信號(hào)傳遞受到干擾，很有可能導(dǎo)致傳輸?shù)男畔⒉粶?zhǔn)確，繼而引起誤操作[3]。

1.3 PLC 系統(tǒng)自身干擾

PLC 控制系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)上的缺陷，邏輯控制電路通電后，會(huì)形成電磁輻射信號(hào)，不過相較于空間電磁輻射、PLC 外接線干擾，系統(tǒng)自身干擾作用較低。

2、電力系統(tǒng)中的PLC 抗電磁干擾技術(shù)

針對(duì)PLC 控制系統(tǒng)電磁干擾，可采取的防控策略有以下三種：①減少PLC 系統(tǒng)自身產(chǎn)生的干擾信號(hào)，從而減少干擾源；②基于不同電磁干擾類型，采取合理的方式切斷耦合路徑，比如說空間電磁干擾，主要考慮如何減小輻射強(qiáng)度；③保護(hù)敏感設(shè)備。優(yōu)化PLC 產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提升其抗電磁干擾能力，同時(shí)在電力系統(tǒng)建設(shè)過程中，采取接地、屏蔽、隔離、濾波等外部措施，保護(hù)好PLC 控制系統(tǒng)的敏感設(shè)備。

2.1 電源抗干擾的有效設(shè)計(jì)

電源是PLC 控制系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，降低電源干擾，對(duì)于強(qiáng)化系統(tǒng)抗電磁干擾能力有著積極作用。在電力系統(tǒng)中，選擇供電品質(zhì)佳、供電穩(wěn)定的電源，選擇雙絞線作為電源線，同時(shí)在交流電源輸入端子前安裝低通濾波器、隔離變壓器等防護(hù)裝置，來過濾諧波信號(hào)及高頻干擾信號(hào)，降低傳導(dǎo)型及輻射型電磁干擾，確保PLC 控制系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性[4]。除此之外，可以直接選用抗電磁干擾能力的供電系統(tǒng)，比如說在線式UPS 供電系統(tǒng)。

2.2 接地抗干擾的有效設(shè)計(jì)

在規(guī)劃PLC 控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用方案時(shí)，優(yōu)化接地設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行?，F(xiàn)階段，電力系統(tǒng)常采用電容式接地、直接接地、浮地等接地方式，基于 PLC 控制系統(tǒng)特性，最好采用直接接地方式，選用并聯(lián)一點(diǎn)式的接地設(shè)計(jì)，讓系統(tǒng)中各個(gè)電力裝置的中心接地點(diǎn)能夠以各自的接地極直接連接上接地線，有效避免接地電磁干擾。同時(shí)，在原材料選擇上，應(yīng)選擇以粗線圈為核心的接地線，這樣能夠有效降低各個(gè)電路部件間的地電勢(shì)差值，從而規(guī)避地環(huán)電流對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾。

2.3 輸出和輸入的抗干擾設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，為有效降低信號(hào)傳輸過程中受到的干擾，可將交流信號(hào)輸出與輸入的壓敏電阻與浪涌吸收器并聯(lián)，這樣信號(hào)通過負(fù)載時(shí)，可降低反電動(dòng)勢(shì)對(duì)于信號(hào)傳導(dǎo)模塊的影響，而且，如若與輸入信號(hào)并聯(lián)的感性負(fù)荷超過限定范圍，可以安裝繼電器來進(jìn)行中轉(zhuǎn)，便捷高效。針對(duì) PLC 控制系統(tǒng)輸出負(fù)載過程中產(chǎn)生的電磁干擾，可采取直流輸出口采取電路保護(hù)措施、交流輸出口接阻容吸收電路或者壓敏電阻的方式解決[5]。PLC 控制系統(tǒng)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，外界噪音大，可安裝光耦合器來避免電磁干擾，這一裝置由輸出口、輸入口兩端的受光元件組成，能夠?qū)崿F(xiàn)信息光傳遞，從而實(shí)現(xiàn)輸出與輸入兩端的電氣隔離，經(jīng)過光傳遞信息，讓輸出與輸入能夠在電氣方面進(jìn)一步隔離。

2.4 軟件的抗干擾策略

在進(jìn)行PLC 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，采用數(shù)字濾波技術(shù)，將模擬量信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量信號(hào)，再輸PLC 系統(tǒng)內(nèi)，借助數(shù)字濾波程序，對(duì)信號(hào)進(jìn)行二次處理，過濾掉噪音信號(hào)，留下有效信號(hào)，能夠全面提升系統(tǒng)抗電磁干擾能力。

4、結(jié)語(yǔ)

電力能源是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)以及居民生活中應(yīng)用最為廣泛的一種能源形式，隨著社會(huì)的發(fā)展，電力能源需求量逐漸增加，電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性要求也越來越高?；陔娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化控制及智能化運(yùn)行的需求，PLC 技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，且這一技術(shù)在應(yīng)用過程中，由于電力系統(tǒng)中電流或電壓的驟然變化，會(huì)受到較強(qiáng)的電磁干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)通信不穩(wěn)定乃至失控，影響到電力系統(tǒng)的運(yùn)作。全面準(zhǔn)確地分析PLC 系統(tǒng)電磁干擾的來源，探究其影響因素，優(yōu)化PLC 產(chǎn)品的電磁兼容性設(shè)計(jì)，優(yōu)化PLC 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用方案，提升系統(tǒng)抗電磁干擾能力，能夠有效規(guī)避或降低電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)。