【分　 类】 机械与建筑工程
【关 键 词】 PLC 控制系统 抗干扰  措施
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正文：
摘要：文中对影响PLC控制系统稳定性的主要干扰源、成因进行了分析。从硬件和软件两个方面入手，研究探讨提高PLC控制系统抗干扰能力的方法和措施。实践证明，这些方法和措施对提高PLC控制系统抗干扰能力具有普遍意义和实用价值。
     关键词：PLC 控制系统 抗干扰  措施
    1、概述
    可编程控制器是以微处理器为基础的通用工业控制装置，可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称为PLC，它的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的使用。就PLC本身来说，在设计和制造过程中厂家已采取了多层次的抗干扰措施，具有一定的稳定性和可靠性，但由于PLC的应用场合越来越广，应用环境越来越复杂，所受的干扰也就越来越多。使系统不能正常工作。因此，研究PLC控制系统抗干扰信号的来源、成因及其抑制措施，对于提高PLC控制系统的抗干扰能力及可靠性具有重要的意义。
    2、影响PLC控制系统干扰的主要因素
    影响PLC控制系统干扰的主要因素很多，主要的有下面几种：
   1）辐射干扰 辐射电磁场主要是由电力电网、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视和雷达等产生的，通常称为辐射干扰，。若此时PLC置于其辐射场内，其信号、数据线和电源线即可充当天线接受辐射干扰。此种干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场的大小，特别是与频率有关。
    2）来自系统外部电源、信号线等的干扰
　  a）来自电源的干扰：PLC的正常供电电源均由电网供电，因而会直接影响到PLC的正常工作。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间的电磁干扰而产生持续的高频谐波干扰。特别在断开电网中的感性负载时产生的瞬时电压峰值是额定值的几十倍，其脉冲功率足以损坏PLC半导体器件，并且含有大量的谐波可以通过半导体线路中的分布电容、绝缘电阻等侵入逻辑电路，引起误动作，再者在现代工业中，开关操作浪涌、大型电力设备的起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等均能在电网中形成脉冲干扰。
    b)来自信号线的干扰：PLC控制设备的运行，总会有很多信号线的参与，然而在信号传输的过程中，除了传输有效的数据外，总会有干扰信号的侵入，此时就形成了干扰。此干扰主要有两种途径：一是变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源干扰，这往往被忽略；二是信号线上的外部感应干扰，其中静电放电、脉冲电场及切换电压为主要干扰来源。由信号线引入的干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。若系统隔离性能较差，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动作甚至死机。
    c)来自不规范接地的干扰：PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。而不规范的接地就有可能对各个接地点造成不同的地电位差，引起地环路电流以及信号工模干扰，影响系统正常工作。
    d）来自相邻变频器的干扰：在PLC的实际应用中，经常与各类型号的变频器配合使用，由PLC的输出控制变频器的运行。变频器起动机运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响系统正常工作。
    3、提高系统抗干扰能力措施
    抗干扰的措施主要分为两种：一是硬件方面；二是从软件方面。下面逐一对这两个方面进行分析：
    1）从硬件方面来说在设计PLC控制系统时，通过在正确选择PLC、正确选择接地点，接地方式、合理配置供电电源和I/O端的接线等措施，可有效提高系统的抗干扰能力。
a) PLC的选择：选用PLC时，要选择有较高抗干扰能力、尤其是外部抗干扰能力以及包括电磁兼容性(EMC)好的产品，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC品牌。同时要根据应用的具体环境(电磁环境)合理选择PLC，由于我国采用的是220V高内阻电网制式，而欧美地区是110V低内阻电网，我国电网内阻大，零点电位漂移大，地电位变化也就大，工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上，因而对系统抗干扰能力也就更高，在国外能正常工作的PLC产品在国内就不一定能可靠运行，因此在采用国外PLC产品时应按我国的标准（GB/T13926）合理选择。
b）正确选择接地点，完善接地系统：接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。
信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。
c)电源部分的抗干扰方法：电源变压器是电源部分的主要元件，为了抑制电网中的干扰，一般选用隔离变压器，且变压器容量应比实际需要大1.2～1.5倍左右。在使用中应要求变压器的屏蔽层良好接地，次级线圈连接线要使用双绞线，以减少电源线间干扰。对于PLC的控制器电源，如果条件许可，还可在隔离变压器前加入滤波器，此时变压器的初级和次级连接线均要使用双绞线，如图1所示。这样干扰信号经滤波隔离后可大大减弱，增强了系统的可靠性。
 

图1 滤波器和隔离变压器的连接
    PLC供电系统可采用如下方式，控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电路电源分开。当某一部分电源出了故障时，而不会影响其他部分，如输入、输出供电中断时，控制器仍能继续供电，提高了系统的可靠性。
d)I/O端的接线
输入接线： ① 输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。②输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。③ 尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。

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