PLC的抗干扰能力

谈谈PLC的抗干扰能力

彭建学 上海

PLC 为何如此可靠？

这不是一个简单问题，要回答清楚不是一两篇文章就行的。这里，仅作为STI PLC总工程师多年

的经验与朋友们交流一些：

1，搞清可靠性包括那些内容？

可靠性是指产品能在规定的条件下，能准确完成所设计的全部功能。电子产品一般包括：

（1）机械性能

（2）电气性能

（3）热力性能

（4）化学性能

（5）生物性能

（6）使用性能

等方面的可靠性，只要从这几个方面全方位的仔细的科学的落实，产品一定可靠。

机械性能：主要考虑在各种工况下连接的可靠性，如震动，冲击，摔落，冷热涨缩，

腐蚀，霉烂，粉尘。还有机械接口的电气强度，通流能力，插拔寿命等。

重要的应该冗余（一个电信号连几个针）。

按试验标准规定的振动频率范围内，最好无共振点，如有，应确保连接

可靠。

热力性能：主要考虑功率部件的热设计，考虑最坏情况下，功率元器件的结温在允许

值之下。这主要应熟悉传热学。此外，功率元器件的驱动边沿要抖，减少开关

功耗。

要注意元器件在产品规定的温度范围内的参数变化，要有足够余量。

对精密检测要从设计上消除温漂。

化学性能：要根据可能场合，如酸碱，盐雾（如海轮，港口），进行处理。

生物性能：对潮湿高温场合（如海轮），霉菌侵蚀是常见的，所用一些材料应符合

标准（如船用标准），并进性相关处理。

使用性能：要考虑用户错误使用时（如接错，接反），尽可能不坏。

电气性能：（1）要满足基本性能：电气强度（耐压），绝缘电阻，电压波动（如

+25%--- -30%），频率波动。

要注意PCB布线，及内部连线的爬电距离（高湿度下），内部线缆，PCB印刷线的通流

能力。

（2）特别注意电源的设计：容量足够（在高温满载下），负载很轻很重及

从小容性到大容性下，要动态静特性好，上断电无过冲（或少量）（软起动），

要能抵抗电网电压瞬时中断（如能不间断维持240毫秒供电），

要能抵抗过滤浪涌电压，电快速脉冲群，等的工模与差模干扰及破坏。

还要有过载短路保护能力。

（3）地线设计是极为重要的，一点共地原则永远记牢。

大电流与小电流，模拟与数字，强电与弱电分开（必须分区域）布线。可不共地也可

一点共地。

（4）驱动感性负载应加缓冲隔离，不要用触发器或锁存器直接驱动。感性负栽在加续流。

（5）对大电流负载不要与逻辑电路共电源。要保正大电流负载动作时拉低总电源时，其它 电路供电正常。

（6）输出采用：密码刷新，3中取2。

（7）输入采用：滤波，3中取2。

（8）尽可能减小输入（从抗干扰角度）阻抗，输出阻抗

（9）共地时，如有多个电源，设计做到尽量同步上断电。做不到时，应确保

MOS电源先上电后断电。

（10）大功率元器件要注意DV/DT，DI/DT，开关损耗

（11）输入输出口要有放电回路，以防静电。

（12）经常有这样的情况：当本装置无电时，但与它的输入输出连接的其它设备有电

，设计时要注意保护（尤其是MOS）。

（13）输入往往设计了滤波电路，但要注意上电后的暂态逻辑与无输入信号时的逻辑

要一致，这一点很多人不大注意。

（14）输出电路要确保在上电和断电过程中不会发生误动作。

（15）处理器CPU的复位时见间应晚于输入复位时间，但输出复位时间要晚于CPU 上电复 位时间，早于CPU断电复位。

（16）为防止CPU因干扰误输出，重要输出加延时，CPU 因看门狗而复位的时间小于输出 延时，这样输出得到及时纠正而没来得及误动。

（17）串行通讯要加检错能力强的校验

（18）网络控制系统，在未收到全部有效输入信号前，不得进行运算输出。

（19）弱信号尽量采用差分输入输出

（20）长线接口尽量加浪涌和静电保护

（21）板卡或模块的外接电路与总线母板间用光藕隔离，而且外接电路的供电最好由

外部供电（不要用带变压器一类的DC/DC由母板供电），这样当一块板卡或模

块因用户不慎强电进入而破坏整机。

（22）为防辐射干扰和磁场干扰，布线时防止形成闭环，非闭环时的闭环面积要尽量小。 （23）为防共模干扰和静电放电干扰，机内要注意合理接地与浮地。原则是不能有干扰

电流或电压加到内部电路元器件上。

（24）元器件要降额设计（电参数和热参数）

（25）注意分协：元器件故障会造成的后果与设计上的安全措施，各种可能的外接设备故障 的后果及安全措施。

（26）必要的冗余设计

（27）串行通讯中的命令采用密码开/密码关，不能只用简单的1/0

（28）尽量不要采用变化才发送，不变不发送（为了减少通讯量），这样有可能接收者没来及

接收就没了，必须这样时，一定要有应答和重发机制。

最好采用不管变不变都定时发送。

（29）最好不采用主从方式通讯，应采用无主或多主或全主全从方式。

因一主多从时，当主站故障时，通讯失效。

（30）总线网应注意尽可能的监视节点机故障并能自动与总线脱离

（31）网络必须有很强的韧性，任一节点的上电关电插拔，都不影响网络运行

（32）输入信号线短路断路，应能检出，并使结果满量程，而不能浮动不定

2，可靠性设计的实现

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（1）要吃透影响可靠性的机理 ，解决问题的原理与方法 （2）要细致周到全面，尽可能的滴水不漏

（3）要有定性分协，更要定量研究推敲

（4）严格按标准和适当超标准设计

（5）吃透每种元器件用法，读透其数据手册

（6）加宽加深知识

（7）多积累，多实践

（8）求精

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