1、PLC控制系統在工業應用中的抗干擾分析        可編程控制器(PLC)是專為工業控制設計的，具有可靠性高、功能全、價格便宜的優點；但在實際應用中，因工業現場情況復雜，PLC常常受到惡劣的電磁干擾。為了有效地提高PLC控制系統的抗干擾性能力，對常見的干擾提出以下解決措施和方法。    1 空間輻射干擾        主要指雷電、雷達、周圍的高頻感應加熱設備等產生的空間輻射電干擾。對此類干擾，一般無法對于擾源進行抑

2、制，只能切斷或減弱電磁干擾的傳播途徑。在室外應用PLC或有傳輸線經過室外時，由雷擊引起的浪涌使PLC或其他自動化設備損壞的情況比較常見。在實踐中，可以采用等電位聯結、屏蔽、保護隔離、合理布線和裝設防雷裝置等措施，進行全方位的防雷保護。其中最簡便、經濟的措施是裝設防雷裝置。防雷裝置能處理雷電浪涌電流的承受和泄放能力，同時限制被保護設備雷電過電壓幅值，有效地對PLC及其相關設備起到保護作用。防雷裝置應依據分級保護原則，根據不同的電源制式及現場情況進行選型，使過電壓降低到對設備無害的量值。其工作電壓以安裝在此電路中所有部件的額定電壓為準，剩余電壓則根據此電路中所有部件的耐壓強度確定。 &#

3、160;  2 電源的干擾        由電源引入的干擾在工業現場較為常見。控制系統一般由電網電源供電，電網的波動、大功率用電設備啟停、交直流傳動裝置引起的諧波等，都通過輸電線路傳到電源原邊。電源干擾主要來自兩個方面：一是通過PLC系統的供電電源直接串入，如CPU電源、IO模塊電源等；二是通過變送器供電電源和與PLC系統具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。        抑制電源干擾一般可采取如下措施：  

4、      PLC電源通常采用隔離電源。但因其結構及制造工藝等因素使其隔離效果并不理想，故在PLC電源輸入端使用隔離變壓器，其初級繞組和次級繞組分別加屏蔽層，并將屏蔽層可靠接地，對抑制電網干擾信號有較好效果。同時，二次側接線使用雙絞線，能有效減少電源線問干擾。        使用濾波器。濾波器具有較強的抗干擾能力，同時可防止將設備本身的干擾傳導給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能。在干擾嚴重場合，常常同時使用隔離變壓器和濾波器。需要注意的是，應先把濾波器接入電源，然后再使用隔離

5、變壓器。        采用分離供電方式。將PLC、IO設備及其他裝置分別由各自的具有隔離功能的變壓器供電，并與主回路電源分開。需要注意的是，如果系統中含有擴展單元，則其通電與斷電必須與基本單元同時進行；如做不到，應確保MOS電源先通電后斷電。        對于變送器和與PLC系統具有直接電氣連接的儀表供電，應選擇分布電容小、隔離效果好的配電器，以減小對PLC系統的干擾。       

6、 有條件的情況下或重要的PLC控制系統中，應配置在線UPS供電，UPS供電既可提高電源的供電可靠性，還具有較強的隔離性能。    3 信號線引入的干擾             由信號線引入的干擾會引起IO信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時會將IO模塊損壞，造成系統故障。抑制信號線引入的干擾可采取如下措施：        (1)抑制輸入信號干擾。 

7、0;      輸入信號的線間干擾(差模干擾)通過輸入模塊的濾波可以使其衰減，而輸入信號線與大地間的共模干擾在PLC內部回路產生較大的電位差，是引起PLC誤動作的主要原因，可通過良好的接地加以抑制。在輸入端有感性負載時，為了防止電路信號突變而產生感應電動勢損壞模塊，對交流輸入，可在負載兩端并聯電容C和電阻R，對直流輸入，可并聯續流二極管V。見圖1。        圖1 感性負載時輸入端抗干擾措施      

8、      其中R、C的選擇，負載容量小于10 VA時，R可選120 ，C可選0.1 F；負載容量在10 VA以上時，R宜選47 ，C宜選0.47 F。        (2)抑制輸入感應電動勢。        由于輸入信號線間、輸入信號線和其他線之間存在寄生電容，通過電耦合會產生感應電動勢。為抑制感應電動勢，一般盡量采用直流輸入。對于交流輸入，可在輸入端并聯浪涌吸收器。如果配線距離長、電流大，也可用繼電器加

9、以轉換。        (3)抑制輸出信號干擾。        PLC系統的開關量輸出有繼電器、晶體管、晶閘管3種輸出形式。具體選擇要根據負載要求來決定。如對于交流負載，在開關時產生干擾較大的場合，可使用雙向晶閘管輸出。對于直流負載，通常是在線圈兩端并聯二極管V，二極管應盡可能靠近負載，其反向耐壓應是負載電壓的4倍以上。二極管的動作有一定的延時，如果需要快速斷開，則采用建議并聯穩壓管。對于交流負載，應在線圈兩端并聯RC浪涌吸收電路，且RC愈靠近負載，抗干擾

10、效果愈好。見圖2。        圖2 感性負載時輸出端抗干擾措施            (4)線纜選型與敷設的抗干擾。        開關量信號一般對電纜無特殊要求，可選用一般的電纜；當數字脈沖信號頻率較高時，應選用屏蔽電纜傳輸；模擬量信號是連續變化的信號，容易受干擾，要選用屏蔽線或帶防護的雙絞線。當模擬量信號離PLC距離較遠時，應盡量

11、采用電流傳輸方式；通信電纜的信號頻率很高，應選擇PLC生產廠家提供的專用電纜。交流輸入、輸出信號與直流輸入、輸出應分別使用各自的電纜；PLC的輸入、輸出線要與動力線分開，距離在200 mm以上，應減小動力線與信號線平行敷設的長度，特別是變頻器到電動機的電纜一定要遠離信號電纜。在變頻器到電動機之間應增加交流電抗器，電抗器應裝在距離變頻器最近的地方。    4 接地系統引入的干擾             良好的接地可抑制內部噪聲耦合，防止外

12、部干擾侵入，是PLC控制系統抗干擾的有效手段之一。        (1)“一點接地”可以有效地避開地環路電流的干擾。        如圖3所示，以屏蔽線的接地為例加以分析。其中ES為信號源，RS為信號源內阻，RL為負載電阻。        圖3 屏蔽線的接地方法          

13、;  單端接地時，假設信號電流i1從芯線流入屏蔽線，流過負載電阻RL之后，再通過屏蔽層返回信號源。因i1與i2大小相等方向相反，故產生的磁場干擾相互抵消，抑制磁場干擾同時抵制磁場耦合干擾。兩端接地時，由于屏蔽層上流過的電流是i2與地環電流iG的疊加，抑制磁場耦合干擾的能力也比單端接地差。        (2)并聯接地可有效地克服公共地線阻抗的耦合干擾。        并聯接地中各個電路的地電位只與其自身的地線阻抗和地電流有關，互相之間不會造成耦合

14、干擾。        (3)正確處理不同信號的接地。        當PLC、DCS、儀表等設備需要建立統一的基準電位時，應進行信號回路接地；當PLC、DCS等控制系統與模擬儀表聯用時，應對模擬系統與數字系統兩者提供一個公共的信號回路接地點。如果系統直流地懸浮運行，那么它的模擬地、數字地仍然要用低阻抗導線短接，不接大地，用戶最簡單的應用就是浮地運行。    5 軟件抗干擾    

15、;    硬件抗干擾措施是盡可能阻止干擾進入控制系統，但在很難將各種干擾完全拒之門外，這時，可以采用軟件與硬件相結合的抗干擾措施來提高系統的抗干擾能力。        用內部計時器對運動狀態進行監控。如，PLC控制某運動部件動作時，在發出該部件動作指令的同時啟動一計時器，該計時器的設定值，為運動部件執行該動作所需的最大可能時間；若運動部件在規定時間內完成了此動作，反饋一個信號，使計時器清零，則說明監控對象工作正常；否則，說明工作不正常，應停止控制。對按鈕或行程開關的輸入信號，可通過內部計時器延時，消除因脈沖干擾或因抖動而產生的誤動作信號。        用軟件數字濾波可提高輸入信號的信噪比。在信號的采集過程中，可采用軟件數字濾波方法減少隨機干擾而可能使被