PLC控制系統干擾及抗干擾措施研究

云南機電職業技術學院 張曉萍

PLC控制系統干擾及抗干擾措施研究

云南機電職業技術學院 張曉萍

本文對PLC控制系統來自空間、系統外部、PLC系統本身引起的干擾基礎上分析，系統研究了提高PLC控制系統抗干擾能力的方法，具體從硬件配置和軟件優化方面，提出了相應的抗干擾措施。

PLC；抗干擾；控制系統

現代化的科學技術發展進程中，PLC的工業控制用途越發廣泛。PLC 控制系統的穩定性和可靠性對工業機械化的生產提高具有重要意義，因此PLC控制系統的抗干擾情況值得探討。

PLC抗干擾能力雖然較好，但在實際工作環境中，PLC大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣環境中、安裝使用不當、PLC的輸入輸出觸點抖動、電源波形畸變等原因[1]，都會導致整個PLC控制系統無法可靠的運行，因此要提高PLC控制系統的抗干擾能力[2]。在PLC生產廠家保證PLC設備抗干擾能力的前提下，還需要充分考慮在工程設計以及施工安裝和使用維護中的有效抗干擾措施。

1 PLC控制系統的干擾源

1.1 干擾源及其分類

干擾源：通常情況下，PLC控制系統的干擾源產生于電流或電壓劇變的部位，工業控制設備的干擾源亦是如此。比如噪聲源的產生則為電荷劇烈移動的部位。

干擾源分類：①按照噪聲產生的原因不同，可分為放電噪聲、高頻振蕩噪聲、浪涌噪聲等。②按照噪聲的波形、性質不同，可分為偶發噪聲、持續噪聲等。?按照噪聲干擾模式的不同，可分為差模干擾和共模干擾[3]。

1.2 PLC控制系統的主要電磁干擾

1.2.1 PLC控制系統內部產生的干擾

多種電子設備的集中工作會產生磁場干擾，即PLC控制系統內部干擾是大量電子設備造成的[4]。其邏輯電路的相互輻射、內部邏輯電路對模擬電路的影響、元器件間的不匹配問題均會影響PLC控制系統系統設備，嚴重的干擾將導致系統設備癱瘓失去正常工作的機能。上述干擾主要由于對電磁兼容設計的缺陷。

1.2.2 PLC控制系統電源線的引入干擾

PLC控制系統由電子設備組成，當大量設備在同行一時間工作，則對電流的需求量會較大，此時電源的接通，也會使數據信號線受到干擾。在工業生產過程中這一干擾現象比較普遍，畢竟現代技術長期依賴于電子設備，幾乎無法避免。

除此之外，我們必須要高立明確的班級奮斗目標．班集體的共同奮斗目標，是班集體的理想和前進的方向，班集體如果沒有共同追求的奮斗目標，就會失去前進的動力。奮斗目標的好與不好，都能影響到班級的風氣，影響班級的凝聚力的共同目標也是通過個體目標的實現而實現的集體目標源于個體目標，又高于個體目標的，所以在班級管理中首先要有一個明確的班集體的奮斗目標，這樣可加大班級的凝聚力。

PLC系統用電率高，由電網對PLC系統提供電流量。電網的覆蓋面大，很容易在受到空間電磁干擾的情況下對線路上的電壓、電流產生相應感應。當較大的電流通過電網流轉，所產生的超強電流便會產生干擾。而且電網本身難以避免電壓不穩定的現象，從而導致電網中其他部分的工作缺乏穩定，所產生的干擾會更大。比如，電閘的開啟與閉合，所產生的電流沖擊也會對控制系統造成一定影響。

1.2.3 PLC控制系統的空間輻射干擾

空間的輻射干擾主要是輻射電磁場。其主要來源是電力電網、高頻感應加熱器、變頻器、電氣設備、整流裝置等的暫態過程。此時若PLC置于此輻射場內，其信號、電源線、數據線則以“天線”的角色受到輻射干擾。這與設備本身所產生的電磁場、設備放置、變頻器的頻率等相關。主要是：①由電路中的電磁感應產生，PLC的內部組件直接受到輻射；另外一種是由通信線路的電磁感應引入，直接對PLC的內部通信網絡進行輻射干擾。

1.2.4 PLC控制系統的接地系統干擾

PLC控制系統的接地線路也會造成干擾，比如系統接地、屏蔽接地、交流接地以及保護接地，這些接地線路造成混亂現象下，勢必造成PLC控制系統干擾。這是因為缺乏規范的接地線路造成不同接地線的電位分布存在差異，因而形成電位差異，導致地環路的電流以及信號工模干擾，近而影響PLC控制系統的穩定運行。

PLC接地點選擇不恰當，會導致電磁干擾。如果接地點選擇在電磁場較強的地方，那么大地、接地線、屏蔽層就可能會形成閉合環路。PLC控制系統對環境適應性較強，要求并不高，然而接地點的選擇在考慮干擾的角度應盡可能遠離磁場較強區域，或給以相應保護。

在PLC控制系統中，其信號線所輸來的信號基本為低壓信號，而低壓信號很容易受到外部其它信號的干擾，比如電源信號和其它的電壓電流信號等。信號線帶來的干擾，其干擾通道一般是通過測量變送器的供電電源侵入控制系統，也可能通過共用信號儀表的供電電源侵入控制系統內部[5]。

2 PLC控制系統抗干擾的措施

2.1 采用性能優良的電源線路

PLC控制系統中，電源是非常重要的一個部分，電源干擾是通過供電線路的阻抗耦合產生的。所以在采購或使用時應重返考慮此因素，選擇優質電源線路，同時對PLC系統電源給以一定保護或是隔離措施，保證電源通過線路到達儀表。PLC控制系統供電電源產生的干擾，可以采取在PLC的電源輸入端加接一個帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器，以達到抑制外來干擾，提高PLC系統抗共模干擾的能力[6]。

2.2 對硬件設備進行優選

優選硬件設備是PLC控制系統抗干擾措施的非常重要的一步。選擇PLC硬件設備時，盡量選選擇電磁兼容性高、抗干擾能力較強的設備產品。主要是PLC控制系統有多個I/O通道，通道數據和信號的傳輸中，會通過電流產生的磁場輻射造成干擾。因此應優選設備極大程度控制干擾源進入傳輸通道，從而提升抗干擾能力。

2.3 隔離措施

PLC控制系統的內部有光電耦合器，輸出模塊中的小型繼電器、大功率晶體管、光電可控硅等元器件能夠實現對外界信號的隔離[7]，起到抗干擾并且保護CPU模塊的雙重作用。

PLC系統的供電電源波動會導致電壓不穩定，也會對PLC控制系統帶來不良的影響，需要通過控制電壓來抑制干擾。控制電壓抑制干擾的方法主要有兩種：第一種是使用隔離變壓器。可以用隔離變壓器改變PLC控制系統的輸入、輸出的接地方式，抑制電源干擾。第二種方法是采用電壓過濾器降低電壓頻次。通過將電感組合起來的方式，控制電源輸入、電源輸出的電流強度來減少干擾。

3 結語

PLC在現代工業技術中的廣泛應用，對提升PLC控制系統抗干擾能力具有更高要求，保障其抗干擾能力可提升其穩定、安全性，使之高質量的進行工作，提升工業機械化生產水平。然而目前PLC控制系統面臨著抗干擾能力弱的問題，本文中的提到的抗干擾措施，經過多個PLC控制系統在現場的實際運行及實驗室的實驗結果表明，這些措施可以有效地消除PLC中干擾信號的影響。

[1]劉金浦.成套電氣控制柜總裝課程實訓課題設計研究[D].鄭州大學,2009.

[2]孫海維.基于PLC控制系統的抗干擾方法研究[J].科技創新與應用,2015(12):109.

[3]崔晨.控制系統抗干擾探討[J].工業控制計算機,2013(5):53-55.

[4]高峰.淺談PLC、DCS系統干擾問題及解決方案[J].城市建設理論研究(電子版),2015(21):4600.

[5]于強.關于水電站設備PLC控制系統抗干擾措施的研討[J].黑龍江科學,2014(1):201.

[6]馬光華.火力發電廠PLC控制系統的可靠性措施[J].云南電力技術,2007(3):48-49.

[7]李圖楷.發電廠PLC控制系統的抗干擾措施[J].四川水利,2010(3): 65-66.

張曉萍（1985—），女，陜西西安人，研究生，云南機電職業技術學院講師，研究方向：電氣控制與PLC。