吳建華

摘要：文章在對(duì)電磁干擾的概念進(jìn)行介紹之后，分析電力系統(tǒng)中的PLC系統(tǒng)在運(yùn)行中受到的電磁干擾源，并提出了提升其抗電磁干擾能力的有效措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);PLC控制系統(tǒng);抗電磁干擾技術(shù)

1引言

目前PLC控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，其所應(yīng)用的PLC技術(shù)可以在用戶指令調(diào)控下對(duì)邏輯運(yùn)算、定時(shí)、順序控制等功能進(jìn)行執(zhí)行來實(shí)現(xiàn)電氣工程的自動(dòng)化控制，在此技術(shù)及其控制系統(tǒng)的應(yīng)用中表現(xiàn)出具有比較便捷和可靠性比較強(qiáng)的特點(diǎn)。但是在電力系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí) ，由于其中的高壓和高電流電纜與設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生電場磁場，設(shè)備啟停過程中也會(huì)產(chǎn)生諧波、低壓設(shè)備開合過程中也會(huì)出現(xiàn)瞬變干擾、在受到雷擊時(shí)也會(huì)產(chǎn)生浪涌等問題，上述電磁干擾問題則會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成干擾。為此，就需要在PLC產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用中通過相應(yīng)的抗電磁干擾技術(shù)對(duì)其電磁兼容性進(jìn)行優(yōu)化。

2電磁干擾的概述

在電力系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的PLC技術(shù)，在實(shí)際運(yùn)行中容易由于實(shí)際和模擬之間的誤差過大而導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)失控問題，這就會(huì)造成PLC的電磁干擾問題。這具體表現(xiàn)在電力系統(tǒng)中的敏感設(shè)備、耦合路徑以及干擾源等都會(huì)對(duì)PLC造成電磁干擾問題。其中的敏感設(shè)備主要就是PLC系統(tǒng)中的電路板和元器件等。而耦合路徑則主要是干擾信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)所經(jīng)過的渠道，主要有各種接線和通電電纜等。干擾源則是可能會(huì)對(duì)PLC系統(tǒng)造成影響的各種環(huán)境和設(shè)備等因素。

3 PLC系統(tǒng)電磁干擾源及其影響

3.1空間電磁輻射

在PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境中存在的各種電氣裝置等會(huì)產(chǎn)生電磁干擾信號(hào)，在雷電天氣下也會(huì)產(chǎn)生電磁干擾信號(hào)。此外，PLC控制系統(tǒng)在具有強(qiáng)電磁的環(huán)境中運(yùn)行時(shí)也會(huì)對(duì)其電感和電容造成影響而出現(xiàn)電磁感應(yīng)，這就會(huì)對(duì)此系統(tǒng)的正常工作造成影響。而相應(yīng)的影響程度則主要受到現(xiàn)場工作環(huán)境因素中的電氣設(shè)備數(shù)量等因素的影響。

3.2 PLC外接線干擾

PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行中受到的干擾通常會(huì)對(duì)電源和信號(hào)線中導(dǎo)入，并且會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場造成影響。針對(duì)其中的電源干擾來說，PLC控制系統(tǒng)在運(yùn)行中需要電網(wǎng)進(jìn)行供電，而在此現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境中的設(shè)備進(jìn)行啟停和開關(guān)動(dòng)作時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成短路暫態(tài)沖擊和諧波影響，這就會(huì)在電網(wǎng)中產(chǎn)生脈沖信號(hào)而降低電網(wǎng)的供電品質(zhì)，進(jìn)而會(huì)對(duì)PLC系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成干擾。而由于電網(wǎng)的覆蓋范圍比較廣，在上述電磁干擾下還會(huì)導(dǎo)致高頻諧波信號(hào)的形成，如果出現(xiàn)瞬間電壓峰值比額定電壓值高的情況則會(huì)對(duì)PLC造成進(jìn)一步破壞。而對(duì)于后者，也就是信號(hào)線導(dǎo)入的干擾來說，由于PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行中需要通過信號(hào)傳輸線來開展通信和控制工作，的那是在此過此種也會(huì)在外界信號(hào)的干擾下導(dǎo)致出現(xiàn)輸出或輸入不正常的問題，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致誤操作的出現(xiàn)。

3.3 PLC系統(tǒng)的自身干擾

PLC控制系統(tǒng)中的邏輯控制電路在運(yùn)行中也會(huì)出現(xiàn)相互干擾的情況，這主要由于此控制系統(tǒng)本身存在設(shè)計(jì)缺陷而引起的，但是與上述兩種干擾相比，其通常表現(xiàn)出比較弱的干擾效果。

4 PLC運(yùn)用系統(tǒng)的抗電磁干擾策略

4.1電源抗干擾設(shè)計(jì)

針對(duì)PLC控制系統(tǒng)中的電源來說，不僅要在選擇時(shí)盡量保證其具有較高的供電穩(wěn)定性，還要講低通濾波器和隔離變壓器安裝在交流電源的輸入端子之前，實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波信號(hào)和高頻干擾信號(hào)的有效過濾，提升其抗電磁干擾能力。同時(shí)，電源系統(tǒng)中所用的電纜也應(yīng)該為具有較高抗干擾能力的雙絞線，盡量選擇具有較高抗電磁干擾能力以及具有較高穩(wěn)定性的、在線式的UPS供電系統(tǒng)來保證電源系統(tǒng)的供電可靠性。

4.2接地抗干擾設(shè)計(jì)

結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，通常選擇直接接地的方式來確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行，具體地說是通過并聯(lián)一點(diǎn)式的接地方式來連接每個(gè)裝置的中心接地點(diǎn)和相應(yīng)的接地極、接地線等，而且在接地線的選擇中應(yīng)盡量選擇粗線圈，不僅可以保證每個(gè)電路部件之間具有較低的地電勢(shì)差值，還可以減少地環(huán)流的影響。

4.3輸出和輸入設(shè)計(jì)

首先是可以采取將交流信號(hào)輸出和輸入的壓敏電阻和浪涌吸收器進(jìn)行并聯(lián)的方式，保證在輸入信號(hào)并聯(lián)時(shí)的感性負(fù)荷超出限定時(shí)就會(huì)通過繼電器進(jìn)行中轉(zhuǎn)，防止出現(xiàn)對(duì)反電動(dòng)勢(shì)造成破壞的問題。其次是針對(duì)PLC輸出負(fù)載時(shí)的干擾，可以在直流輸出口采取電路保護(hù)的方式，同時(shí)在交流輸出口則通過接阻容的方式對(duì)電路或壓敏電阻進(jìn)行吸收，同時(shí)也將旁路電阻保護(hù)連接在雙向晶閘管和晶體管的出口位置。最后就是針對(duì)外界噪音的干擾，需要應(yīng)用由輸出口的受光元件和輸入口的發(fā)光元件整合而成的光電耦合器來進(jìn)行光信息的傳遞，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣輸入和輸出之間的有效隔離。

4.4濾波和軟件的抗干擾策略

在信號(hào)導(dǎo)入PLC的過程中，在信號(hào)兩級(jí)之間設(shè)置濾波器可以對(duì)干擾程度進(jìn)行優(yōu)化，而在軟件上則可以通過數(shù)字濾波技術(shù)的應(yīng)用來對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，通過數(shù)字量信號(hào)方式來提升其抗干擾能力。在上講述信號(hào)輸入PLC內(nèi)之后通過數(shù)字濾波程度進(jìn)行二次處理來對(duì)噪音信號(hào)進(jìn)行過濾。

5電力系統(tǒng)運(yùn)用中的相關(guān)注意事項(xiàng)

在對(duì)電力系統(tǒng)中的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)選型和估算的過此種，需要掌握功能表圖、PLC以及相關(guān)編程語言來縮短編程實(shí)踐，還要結(jié)合工藝過程的控制要求和特征來對(duì)控制范圍和任務(wù)進(jìn)行確定，然后對(duì)存儲(chǔ)器容量以及輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行估算，結(jié)合PLC的特性和功能來選擇具有較高性價(jià)比的產(chǎn)品。其中在估算輸出輸入點(diǎn)數(shù)時(shí)，需要留有一定的余量。而在對(duì)存儲(chǔ)器的容量進(jìn)行估算，就是對(duì)PLC提供的硬件存儲(chǔ)單位大小進(jìn)行估算。在制造PLC的過程中需要加強(qiáng)對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造，通過濾波器和隔離變壓器的安裝來提升PLC的電磁兼容性，確保PLC供電的純凈。

6結(jié)語

目前在電力系統(tǒng)中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用更加深入并起到關(guān)鍵作用，為了保證其運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性，就需要針對(duì)其運(yùn)行中受到的電磁干擾問題，采取相應(yīng)的抗電磁干擾優(yōu)化策略提升其抗電磁干擾能力。

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