PLC系統(tǒng)干擾問題及解決方案研究

劉勝利(中國(guó)石油錦西石化分公司，遼寧 葫蘆島 125001)

在自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，很多PLC系統(tǒng)都被安裝在控制室、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或是各個(gè)機(jī)電設(shè)備之上，在一些強(qiáng)電電路、設(shè)備給了PLC系統(tǒng)的工作提供了一個(gè)十分惡劣的電磁環(huán)境，使得系統(tǒng)常常發(fā)生一些誤動(dòng)、死機(jī)、數(shù)據(jù)偏差等情況，電磁的干擾嚴(yán)重影響了PLC系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不利于企業(yè)的安全生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)。

1 PLC系統(tǒng)當(dāng)中存在的干擾問題來源

PLC系統(tǒng)當(dāng)中的電磁干擾主要有：

1.1 來源于空間輻射電磁場(chǎng)的干擾。空間的輻射電磁場(chǎng)（EMI）主要是由電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備產(chǎn)生了分布十分復(fù)雜的空間輻射電磁場(chǎng)，當(dāng)PLC系統(tǒng)處在所射頻場(chǎng)當(dāng)中時(shí)便會(huì)受輻射的干擾，一方面，空間輻射對(duì)PLC內(nèi)部經(jīng)電路感應(yīng)進(jìn)行干擾，另一方面，空間輻射可以通過通信線路的感應(yīng)來對(duì)PLC的通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾。

1.2 來源于電源的干擾。PLC系統(tǒng)的供電是由電網(wǎng)所提供的，而電網(wǎng)具有覆蓋面大、范圍廣的特點(diǎn)，因此很容易在受空間電磁干擾的情況下對(duì)線路上的電壓、電路進(jìn)行感應(yīng)，輸電線路將電網(wǎng)的內(nèi)部變化、相關(guān)設(shè)備的啟停、入開關(guān)操作的浪涌、電網(wǎng)在短路狀態(tài)下的沖擊等傳送到電源邊，受到結(jié)構(gòu)、工藝等方面的制約，PLC系統(tǒng)所使用的隔離電源往往隔離性不足，同時(shí)以分布電容為主的分布參數(shù)也使得其無法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的隔離。

1.3 來源于信號(hào)線引入的干擾。連接PLC系統(tǒng)的各個(gè)信號(hào)輸送線在傳送信息的同時(shí)極易受到外部干擾信號(hào)侵入。

1.4 來源于接地系統(tǒng)混亂的干擾。當(dāng)PLC系統(tǒng)的系統(tǒng)地、交流地、屏蔽地、保護(hù)地等地線的接地系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤、混亂時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致PLC各接地點(diǎn)的電位出現(xiàn)不均勻分布，接地點(diǎn)之間產(chǎn)生電位差異，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的順利工作。除此之外，系統(tǒng)的接地線、屏蔽層可能與大地形成一個(gè)閉合的環(huán)路，受變化磁場(chǎng)的影響產(chǎn)生感應(yīng)電流并借助屏蔽層、芯線間的耦合來對(duì)信號(hào)回路產(chǎn)生干擾，對(duì)PLC系統(tǒng)的邏輯、模擬電路工作造成阻礙，而PLC系統(tǒng)邏輯電壓對(duì)干擾的容限小也使得邏輯地電位出現(xiàn)分布干擾，使系統(tǒng)死機(jī)、數(shù)據(jù)產(chǎn)生混亂、測(cè)量精確度降低等，同時(shí)引發(fā)系統(tǒng)采取一些不必要的動(dòng)作。

2 PLC系統(tǒng)干擾問題的解決方案

針對(duì)上述PLC系統(tǒng)的種種干擾，目前可以從以下幾個(gè)方面來制定解決方案：

2.1 對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)選。在選擇設(shè)備時(shí)要盡量選用一些電磁兼容性高、抗干擾能力較強(qiáng)的產(chǎn)品，選用一些浮地技術(shù)好及隔離性強(qiáng)的系統(tǒng)。同時(shí)要綜合考慮共、差模擬制比等抗干擾指標(biāo)，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用實(shí)績(jī)的調(diào)查后進(jìn)行選擇。

2.2 電源和電纜的選擇。電源在PLC系統(tǒng)當(dāng)中的作用至為關(guān)鍵，目前對(duì)變送器、PLC系統(tǒng)當(dāng)中直接與電氣有連接的儀表等供電電源的干擾還缺乏充分的關(guān)注，隔離措施普遍不到位。因此，應(yīng)優(yōu)選一些分布電容較少、抑制帶較大的電源來為變送器及相關(guān)信號(hào)儀表進(jìn)行供電，有效減輕其對(duì)系統(tǒng)的干擾。另外，為了減少以變頻裝置饋電電纜為代表的相關(guān)動(dòng)力電纜輻射對(duì)系統(tǒng)的電磁干擾，在選擇性能好的電纜的同時(shí)要將各類型的信號(hào)傳輸工作分配給不同的電纜，對(duì)電纜依據(jù)所傳送信號(hào)的種類進(jìn)行分層的設(shè)置，嚴(yán)格避免因使用同個(gè)電纜的不同導(dǎo)線對(duì)動(dòng)力電源、信號(hào)進(jìn)行同時(shí)的傳輸而引起的電磁干擾，拉開信號(hào)線、動(dòng)力電纜之間的分布距離，并避免其平行分布。

2.3 綜合抗干擾設(shè)計(jì)，采取相關(guān)抗干擾措施。在抗干擾設(shè)計(jì)方面，可以采取對(duì)PLC系統(tǒng)和外引線的屏蔽、對(duì)外引線的隔離與濾波、對(duì)動(dòng)力電纜的分層布置、對(duì)接地點(diǎn)與接地裝置的正確設(shè)置、對(duì)接地系統(tǒng)的完善等方面措施，也可利用當(dāng)下的先進(jìn)軟件手段來對(duì)系統(tǒng)的安全性、可靠性進(jìn)行提高。

3 結(jié)語

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技水平的不斷提高，一些控制技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)等為了適應(yīng)當(dāng)代市場(chǎng)的要求有了很大的發(fā)展，PLC系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用也日益廣泛。在PLC控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用過程當(dāng)中常常會(huì)受到一些信號(hào)的干擾，各式各樣的干擾源利用特定的干擾途徑對(duì)PLC系統(tǒng)做出干擾，影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)作。對(duì)此，我們應(yīng)當(dāng)遵循具體問題具體分析的原則，針對(duì)實(shí)際情況制定出合理、科學(xué)的解決方案，從而保證PLC系統(tǒng)的良好運(yùn)作。

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