控制系统抗干扰

PLC控制系统抗干扰的分析与措施

Analysis and measures of anti interference in PLC controlsystem

聂朋

NIE Peng

（合肥工业大学,安徽合肥230069）

(Hefei Technology University, Hefei 230069, China)

摘要：针对PLC的工业控制系统的干扰进行分析，本文提出了几种解决PLC控制系统抗干扰的解决措施，包括总结了几种影响PLC系统的因素，并一对一的提出切实可行的解决方案，如从设计上采取措施，从硬件配置方面提高系统的抗干扰能力，从软件设计方面提高系统抗干扰能力，采用性能优良的电源等。实践表明，这些抗干扰的措施简单易行、经济实用，提高了控制系统的可靠性。

关键词：PLC系统；设计；抗干扰；技术

Abstract:Analysis of interference in industrial control system PLC, this paper puts forward several solving PLC control system anti jamming measures, includingsummarized several factors affecting the PLC system, and one to one of thepractical solutions, such as from the design to take measures to improve the anti-interference ability of the system from the hardware configuration andimprove the anti-jamming ability of the system from the aspect of software design, using the excellent performance of power supply etc.. The practice shows that the anti interference measures are simple, economical and practical, to improve the reliability of the control system.

Keywords:PLCsystem;;design; anti-jamming; technology

0引言

如果将控制系统的抗干扰作为一门技术的话，它应该包括两大方面。一是在对系统本体的电子线路、结构以及软件进行设计时应考虑的抗干扰措施；二是控制系统在工程应用中的抗干扰技术。本书讨论的是后者。控制系统在生产过程的应用中，最困难和最迷惑的问题之一是如何抑制plc控制系统所面临的种种噪声。

由于笔者切身感受到干扰对控制系统的正常运行所带来的麻烦乃至如雷击之类所带来的灾害，迫使我们去正视控制系统抗干扰问题的调查和研究。我们在实践中发现，由于工程环境的多样性和复杂性，解决这一类问题非常耗时，也很伤人脑筋。再则，从事自动化工程的人们在工科大学里，一般没有机会专门去接受控制系统抗干扰方面的培训，而且大多数与此相关的文献资料又都零散地刊登在许多不同的书刊上，并非所有的工程师都有条件或都能方便、快速地找到所需的资料。为此似乎就有必要编写一本包含控制系统抗干扰技术在工程实践中方方面面的参考书，以给从事自动化工程的人们提供一种实用的帮助.

1 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很多，主要有下面几种。

1.1电源波形畸变干扰。由于PLC控制系统本身或电网其他设备采用SCR，GTO，IGBT 等电力半导体器件，在工作时产生的高次谐波、噪声、寄生振荡等，引起电网电源波形畸变，通过电源线路对PLC 产生的干扰。

1.2电路耦合干扰。由于PLC 接地点选择不当或接地不良，通过回路公共阻抗发生耦合而产生的电流干扰。

1.3输入元器件触点的抖动干扰。由于现场强烈振动使PLC 输入元器件触点发生抖动(尤其是常闭触点) 产生的误信号所形成的干扰。

1.4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。

1.5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。

1.6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。通过合理配置供电电源、正确选择接地点、接地方式和输入输出配线等措施，可有效提高系统的抗干扰能力。

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是：①抑制干扰源；②切断或衰减电磁干扰的传播途径；③提高装置和系统的抗干扰能力。PLC 控制系统的抗干扰是一个系统工程，进行具体工程的抗干扰设计时，应注意以下两个方面。

2.1.1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要注意：我国是

采用220V 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110V 低内阻电网，因此，应按我国的标准（GB/T13926）合理选择。

2.1.2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PLC 系统及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。还必须利用软件手段，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

2.2.1供电电源。由于PLC 本身抗干扰的能力很强，通常只要将PLC 电源与系统动力设备分别配线，对于从电源来的干扰，具有足够强的抑制能力。但如果电源干扰特别严重，可采用带屏蔽层的隔离变压器供电，甚至加接线路滤波器，以抑制从交直流电源侵入的常模和共模瞬变干扰，还可抑制PLC 内部开关电源向外辐射噪声。在有较强干扰源的环境中使用PLC，或对PLC 工作可靠性要求特别高时，应将屏蔽层和PLC 浮动地端子接地。

2.2.2接地。①信号地，它是输入端信号元件传感器的地。②交流地，交流供电电源的N 线，通常是产生噪声的主要地方。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，用以保护人身安全和防护设备漏电。为了抑制附加在电源及输入、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＜1MHz 时，可用一点接地；＞10MHz 时，采用多点接地；在1～10MHz 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＜2mm2，接地电阻不能＞100Ω，接地线最好是专用地线。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，会有几mV、甚至几V 的电压，而低电平信号传输要求沿路电平为零。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，不允许信号源与交流电共用 1 根地线，各个接地点应通过接地铜牌连接到一起。在综合水15 个电动门改造中得到应用，将强电同弱电共用 1 根电缆严格区分开，重新敷设电缆，并将交、直流区分开加隔离继电器，采用专用电缆接地，取得很好效果。屏蔽地、保护地不能与电源地、信号地和其它地扭在一起，只能各自独