影响PLC控制系统稳定的干扰因素

影响PLC控制系统稳定的干扰因素

1)电源波形畸变干扰。由于PLC控制系统本身或电网上其他设备采用SCR，GTo，IG BT等电力半导体器件，在工作时产生高次谐波、噪声、寄生震荡等，引起电网电源波形畸变，通过电源线路对PLC产生的干扰。

2)电路耦合干扰。由于PLC接地点选择不当或接地不良，通过回路公共阻抗耦合而产生的电流干扰。

3)输入元器件触电的抖动干扰。由于现场强烈振动使PLc输入元器件触电发生抖动(尤其是常闭触电)产生的误信号所形成的干扰。

4)电容性干扰。在干扰源与PLC间存在分布电容耦合所产生的干扰。

5)电感性干扰。干扰源中的交变磁场通过PLC中的电感性元件耦合所产生的干扰。

6)波干扰。由空间电磁波(主要是雷达、电台、移动电话等)的电磁场、传导波的传导电流和传导电压所产生的干扰。

2 提高PLC控制系统抗干扰能力的措施

2.1 从设计上采取措施

抑制电磁干扰的基本原则：①抑制干扰源;②切断或减少电磁干扰的传播途径;③提高装置本身的抗干扰能力。

PLC控制系统的抗干扰是一个系统工程，进行具体抗干扰设计时，应注意以下2个方面：

1)设备选型。在选择设备时，要选择有较高抗干扰能力的产品，包括电磁兼容性(EMC)，尤其是抗外部干扰能力。在选择国外进口产品时要注意：我国是采用220 V高内阻电网制式，零点电位漂移大，地电位变化大，现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上，而欧美地区是110 V低内阻电网，因此，应按我国的标准合理选择。

2)综合抗干扰设计。主要考虑来自系统外部的几种抑制措施，包括对外引线进行屏蔽，以防空间辐射电磁干扰;对外引线进行隔离、滤波。特别是远离动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰;正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。还必须由软件配合，进一步提高系统的安全可靠性。

2.2 从硬件配置方面提高系统的抗干扰能力

1)供电电源。由于PLC本身抗干扰的能力

2)接地。

①信号地，即输入端信号传感器地。

②交流地，交流供电电源的N线，通常是噪声的主要来源。

③屏蔽地，一般为防止静电、磁场感应而设置的外壳或金属丝网，通过专门的铜导线将其接地。

④保护地，一般将机械设备外壳或设备内独立器件的外壳接地，用以防止设备漏电，保护人身安全。

为了抑制附加在电源、输入、输出端的干扰，应对PLC系统进行良好的接地。一般情况下，接地方式与信号频率有关，当频率小于1MHz时，可用一点接地;当频率大于10MHz 时，采用多点接地;在1-10 MHz间采用哪种接地视实际情况而定。因此，PLC组成的控制系统常用一点接地，接地线截面积不能小于2mm2，接地电阻不能大于100Ω，接地线最好是专用。若达不到要求，可采用公共接地方式，禁止采用与其他设备串联接地的方式。交流电源在传输时，在相当一段间隔的电源导线上，就会有几mV，甚至几伏的电压。为防止交流电对低电平信号的干扰，在直流信号的导线上要加隔离屏蔽，不允许信号地与交流地共用1根地线，各个接地点应通过接地铜牌连接到一起。上述措施在硫化床锅炉14个电动阀门中得到应用，取得很好效果。屏蔽地、保护地不能与电源地、信号地和其他地扭在一起，只能各自独立的接到接地铜牌上。为减少信号之间的电容耦合，可采用多种屏蔽的措施。对于电场屏蔽的分布电容问题，通过将屏蔽地接人大地来解决。对于纯防磁的部位，例如强磁场、变压器、大电机的磁场耦合，可采用高导磁材料作外罩，将外罩接入大地来屏蔽，在化学2套电除盐中为防隔离变对PLC干扰，采用了此方法。

3)I/O配线。

①布线，PLC电源线，I/OO电源线，输入、输出信线，交直流线都应尽量分开布线。开关量、模拟量信号线应分开布线，模拟量信号线、数字传输线要用屏蔽线，并且要将屏蔽层接地。由于双绞线中电流方向相反，大小相等，可将感应电流引起的噪声互相抵消，故信号线多采用双绞线或屏蔽线。

②I/O信号的防错，当输入信号源为晶体管，或是光电开关输出类型时，在关断时有较大的漏电流干扰。而PLC的输入继电器灵敏度较高，如漏电流干扰超过一定值，就形成了误信号。同样，当输出元件为VTH(双向晶闸管)或是晶体管输出，当外部负载很小时，会因为这类输出元件在关断时有较大的漏电流干扰，引起微小电流负载的误动，导致输入与输出信号的出错，给设备和人身安全造成不良后果。解决的办法是输入、输出端并联旁路电阻(见图1)，以减小PLC输入电流和外部负载上的电流。在PLC输入端加RC滤波环节，利用RC的延迟作用来抑制窜入脉冲所引起的干扰。在晶闸管输出的负载两端并联RC浪涌电流抑制器，减少漏电流的干扰。

图1 I/0端并联旁路电阻

2.3 从软件设计方面提高系统抗干扰能力

利用PLC内部丰富的软件，对定时器、计数器、辅助继电器等，设计一些程序，用以屏蔽输入的误信号，提高系统的抗干扰能力。

1)利用PLC内部定时器屏蔽输人端可能出现的误信号。在PLC组成的自动控制系统中，每1次循环，各工步的动作时间通常是固定不变的，行程开关(或其他敏感元件，如光电开关)总是在该工步的同一时刻发出开关信号。根据这一特点，用2个内部定时器，限定PLC 只在该开关正常发出信号的时间内采样，可屏蔽掉其他时间可能发出的干扰信号。以FX2 N248MR型PLC控制为例，对输入X000采样的梯形图程序及时序图如图2所示。根据计算和实测，正常情况下，输入X000总是在输入Y000启动后0.17s左右发出信号。但在实际运行时，由于现场环境恶劣，有可能使X000发出误信号，引起控制系统的错误动作。现将定时器%的延迟时间设为0.15s，孔的延迟时间设为0.19s，从图2可知，只有在Y000=1后0.15-0.19s时间内采样的X000信号，才被认为是有效信号M0，其他时间内，即使X000误发信号，也会屏蔽掉。

图2利用定时器屏蔽输入端的误信号

2)利用PLC内部计数器消除输入元件触电“抖动”干扰。在PLC控制中，由于外界的干扰，有些输入元件在接通时，会发生触电时断时续的“抖动”而产生错误信号。在图3a中，当输入X001发生抖动时，输人Y001也会跟着抖动。消除这种干扰的方法是利用计数器编