淺談PLC控制系統設計及其抗干擾措施

姜筱琛

摘 要：PLC控制技術對于工業生產力的提高有著重要的作用，其在工業生產中發揮的作用取決于兩個重要的方面，首先就是其控制系統設計的科學合理性；然后就是其抗干擾性，只有在這兩個方面都得到改善，才能全面促進PLC控制系統在工業生產力水平提高過程中效用的發揮。本文就PLC控制系統設計以及其抗干擾措施展開論述，以期對PLC控制系統設計以及抗干擾技術水平的提高起到一定的促進作用。

關鍵詞：PLC控制系統 設計 抗干擾

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0001-02

科學技術的日新月異，給工業生產力的提高帶來諸多便利，PLC控制技術在工業生產中性能的保證直接關系到工業生產的安全和經濟運行狀況，其中控制系統的抗干擾性是控制系統重要評價指標之一。自動化系統中應用的PLC控制系統，無論其是集中安裝還是安裝在一線現場中，其所處的環境多為強電電路或是強電電流所形成的相對惡劣的電磁環境中。欲全面提升PLC控制系統在工業生產中效用的發揮，首先要對其系統的設計水平進行全面的提升，其次就是采取有效的抗干擾措施，全面提升其抗干擾性能。

1 PLC控制系統的設計

為實現PLC控制系統在工業電磁環境之中運行更好地發揮其應用效用，在其設計階段要采取必要的干擾抑制措施，提高整個控制系統的抗干擾性。在采取具體的抗干擾措施時，主要從干擾源、干擾傳播途徑以及抗干擾能力這3個方面著手。PLC控制系統的完成需要多方面的配合，其中包括制造單位、使用部門，要對設備的成產制造、工程設計、安裝施工以及運行維護等多方面進行綜合的考慮，并針對具體的環境條件進行針對性的抗干擾措施的設計，綜合來講，在其抗干擾措施的采取過程中需要從以下兩個方面重點關注。

1.1 設備的選型

PLC控制系統的硬件設備是其進行抗干擾措施采取的物質基礎，因此，抗干擾能力強的產品為其效用的發揮創造前提條件，其次就是對相應設備產品的在類似工作之中的表現進行考察，為相關設備產品的應用提供數據支持。

1.2 綜合抗干擾設計

綜合抗干擾設計主要針對的是幾種外部干擾抑制措施，具體有：對PLC系統及外部引線進行屏蔽以及防空間電磁輻射干擾措施的實施；對外部引線進行隔離、濾波處理，需要強調的是動力電纜應分層布置；正確設置、安裝各個接地設備，盡量降低來自接地系統混亂時的電磁干擾。

2 針對PLC控制系統的抗干擾措施

2.1 干擾源的分類

在對PLC控制系統的干擾源進行分類之前，要對其干擾源的概念有一個大體的認知，首先PLC控制系統的干擾源與一般影響工業控制設備的干擾源相似，多存在于電流或是電壓存在升降起伏的部位，電流和電壓的劇烈變動而出現的“噪聲”，就是我們通常所說的干擾源。

根據不同的分類標準，一般采用的分類標準有產生原因、干擾的模式、噪音的波形性質等，按照以上的劃分標準，可以將干擾源劃分為以下幾類。

（1）根據產生干擾源原因的差異性劃分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振動噪聲。

（2）按照噪音干擾的模式的差異性劃分為共模干擾和差模干擾。

（3）根據噪音產生的性質以及波形上的差異性劃分為連續性噪聲和偶發性噪聲。

2.2 PLC控制系統中電磁干擾的主要來源

控制系統中會受到來自各個方面的電磁干擾，以下結合本人自身工作經驗，對PLC控制系統中電磁干擾的主要來源進行介紹。

2.2.1 來自所處空間環境的電磁干擾

對于PLC控制系統而言，在其所處的大環境之中，必然會受到來自所處環境內的電磁干擾，如電力網絡、雷電、無線電廣播、電視、雷達等裝置，在這一系列電磁裝置運行過程中，會產生一定量的電磁輻射，進而形成對PLC控制系統運行電磁干擾的來源之一。在其對控制系統形成電磁干擾過程中，主要有兩種路徑：一是直接對PLC控制系統內部造成感應干擾；二就是對PLC控制系統通信線路造成感應干擾。

2.2.2 系統外引線干擾

PLC控制系統來自外引線的干擾，是控制系統電磁干擾的主要表現方式，這在我國工業生產現場普遍存在，對其生產力的全面提高有重要的制約作用。

2.2.3 來自信號線引入的干擾

從信號線傳達至PLC系統中的電磁干擾，主要有兩種途徑：一是憑借變壓器供電電源或是公用信號儀表的供電電源串入的電網干擾，而這種干擾在實際的工業生產以及抗干擾措施的采用時被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾，這是很嚴重的。

2.2.4 來自接地系統混亂時的電磁干擾

正確的接地能夠有效抑制電磁噪聲增強電子設備的抗干擾性，是提高電子設備電磁兼容性的有效手段之一，但需要強調的是，接地必須要按照正確的方法進行，否則，不僅達不到提高其抗干擾性的目的，反而引入嚴重的干擾信號，影響PLC控制系統的正常運行。

在一個完整的PLC控制系統中，涉及到的接地種類有系統接地、屏蔽接地、交流接地以及保護接地，在安裝相關接地過程中，要保證各個接地點電位分布的均勻性。否則，不同接地點之間出現電位差，會在地環路之中形成電流，進而產生電磁干擾，使控制系統效用的全面發揮受到不良影響。舉一個簡單的例子：電纜的屏蔽層必須一點接地，若是在電纜的兩端均設置接地，這兩處之間就會存在電位差，在電纜的屏蔽層之中形成電流，若是遇到陰雨雷電等氣候條件時，期間的電流值會暴增。

在進行控制系統接地裝置的安裝時，會出現各個接地之間形成閉合回路，受到控制系統所處電磁場的作用，會在回路之間出現一定的感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，使信號回路受到不良影響。若系統接地與其他接地處理混亂，所產生的地環流就可能在地線上產生不等電位分布，影響PCL內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PCL工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布容易影響PLC的邏輯運算和數據存儲，造成數據混亂、程序跑飛或死機。

2.2.5 來自PLC系統內部的干擾

一個完整的PLC控制系統，其中會涉及到眾多的零部件，而其中的各個元器件以及電路系統之間會形成一定的電磁輻射干擾，電磁干擾的具體形式如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件的相互不匹配使用等，這些都加劇了PLC控制系統的“內耗”，降低了其抗干擾性。

3 結語

總的來說，PLC控制系統中的干擾問題具有較強的復雜性，故而，在對其干擾因素進行分類、分析的基礎上，在其抗干擾設計中要對各種“誘因”進行綜合考慮，制定出相對合理有效的抗干擾措施。但是，需要強調的是，PLC干擾問題的“誘因”并不是千篇一律，在不同的環境條件之下，還要對各方面的因素進行具體分析，并制定出具有針對性的抗干擾措施，才能夠有效解決其控制系統的干擾問題。

參考文獻

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