PLC控制系統在動車組應用中的抗干擾措施

薛鴻福　王天超　劉光娜

摘? ?要：PLC屬于可編程控制器，是應用在工業生產自動化控制的設備，目前在動車組領域中，已經開始應用于自動聯解控制、給水衛生控制等方面，起到了良好的自動控制效果。然而，目前PLC控制系統在動車組中的應用，還存在很多干擾性的問題，不能確保工作效果。這就需要在實際工作中總結豐富經驗，樹立正確觀念意識，采用有效措施提升PLC控制系統在動車組中的抗干擾能力，增強PLC控制系統在其中應用的安全性，為其后續的發展夯實基礎。

關鍵詞：PLC控制系統? 動車組應用? 抗干擾措施

中圖分類號：TP27? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）06（b）-0083-02

動車組中應用PLC控制系統，可全面提升其可靠性，但是，受到諸多因素的影響，會產生干擾，導致程序跳變成為運算錯誤，甚至還會有錯誤輸入或是輸出的現象，導致動車組的控制出現錯誤，對行車安全性造成不利影響。這就需要在動車組采用PLC控制系統的過程中，全面提升設備抗干擾能力，通過有效措施增強整體動車組中的PLC控制系統抗干擾性能，為其后續發展夯實基礎。

1? 動車組中PLC控制系統的干擾問題分析

1.1 空間輻射干擾問題

通常情況下，空間輻射電磁場主要組成部分就是電力電網、電氣設備的雷達、高頻感應加熱設備等產生，在動車組中的空間輻射電磁場，主要組成部分就是可控硅整流，其電壓在0～700V之間，電流在0～400A之間，相關的接觸器電磁線圈與動車組中的無線電聯控也會產生輻射，對PLC控制系統造成嚴重的干擾，不能確保控制系統的正常運行。如果PLC控制系統處于這些射頻場所中，就會面臨著輻射干擾問題，在電路的影響之下出現干擾。通常狀況之下，PLC通信內部還存在網絡輻射現象，在通信線路感應的過程中出現干擾問題，尤其在頻率過高的情況下，干擾的現象非常嚴重。

1.2 系統外引線方面的干擾問題

一般情況下，干擾問題主要是通過電源與信號線引入，可以將其稱作是傳導干擾，此類干擾問題，對動車組會造成嚴重的干擾。

1.2.1 電源方面的干擾問題

在動車組中的PLC控制系統運行過程中，主要由蓄電池進行供電，在動車組高壓供電后，牽引變壓器經輔助電源裝置為其供電，這樣在電源切換的過程中，很容易受到空間電磁干擾的影響，在線路中形成感應電壓或者感應電路。尤其在電網內部結構發生變化的情況下，接觸器與牽引變壓器等電磁線圈有釋放的現象，交流裝置與直流裝置也會出現諧波，都會通過輸電線路傳輸到電源。PLC控制系統中的電源，主要采用隔離電源，但是，受到結構因素與構造因素的影響，隔離效果不符合要求，難以有效進行干擾的隔離處理，出現嚴重的干擾問題。

1.2.2 信號線引入方面的干擾問題

動車組中的PLC控制系統會連接很多信號傳輸線，其中存在有效信息，但是，還有外部干擾性的信號侵入其中，導致出現信號線引入的干擾問題。首先，就是在電源變壓器供電電源與信號儀表運行的過程中，供電電源串入的電網干擾，這種干擾現象很容易被忽視。其次，就是信號線在運行的過程中，受到空間電磁輻射感應的影響出現干擾現象，也就是信號線外部感應干擾，由于PLC控制系統中的電源變壓器和信號線相關設備的距離很近，如果出現干擾現象，將會導致信號工作異常，工作精確度降低，嚴重的甚至還會導致元器件受到損傷。

1.2.3 PLC控制系統內部干擾問題

在PLC控制系統實際運行的過程中，內部的元器件設備與電路相互之間有電磁輻射，例如：相關的邏輯電路之間有輻射現象，對模擬電路會產生一定影響，具有模擬性與邏輯性特點，在相互影響的情況下，不能確保PLC控制系統內部的良好運行，甚至還會出現嚴重的干擾問題[1]。

2? PLC控制系統在動車組應用中的抗干擾措施

2.1 合理選擇性能良好的電源

PLC控制系統在動車組中的應用，電源變壓器屬于電源中較為主要的元器件，為增強電網系統的抗干擾能力，通常情況下應該選擇具有隔離性能的變壓器，容量比之前應用的高1.3倍左右，并在電源變壓器方面設置屏蔽性能較為良好的接地系統，將雙絞線當做是次級線圈的連接線，這樣可以有效預防電源線網出現干擾問題。在使用PLC控制系統的控制器電源的過程中，如若條件允許，就應該在隔離變壓器中合理設置低通濾波器，這樣可以有效濾掉交流電源當中的高頻分量或者是脈沖電流。在直流供電方面，主要采用電容濾波的形式，有效消除干擾問題對PLC控制系統所產生的影響。在此過程中，變壓器的初級與次級連接線，都需要采用雙絞線，這樣可以有效進行干擾信號的隔離，提升系統的抗干擾能力。

2.2 選擇抗干擾性能良好的電氣設備

在選擇電氣設備的過程中，應該確保產品的抗干擾能力符合要求，增強電磁兼容性。尤其在選用抗外部干擾能力較高的產品過程中，必須要嚴格進行分析，盡量選用浮地技術并且隔離性能符合標準的PLC控制系統。與此同時，在實際工作中還需針對生產廠家所給出的抗干擾指標進行分析，例如：分析共模擬制比、差模擬制比等環境之下的工作指標，了解實際情況。除此之外，還需對PLC控制系統在其他工作領域中的應用情況進行分析，明確是否存在問題，并了解實際情況，有效開展各方面的處理工作與管理工作[2]。

2.3 完善相關接地系統

動車組中PLC控制系統在實際運行的過程中，必須要完善相關接地系統，保證接地點選擇的準確性，只有確保解析系統的完善下，才能保證動車組PLC控制系統的良好運行。在此過程中，可以采用浮地、直接、電容三種接地方式，在PLC控制系統方面，由于使用電平控制設備，所以可以采用直接接地的措施。與此同時，受到信號電纜分布電容與輸入裝置濾波因素的影響，各個裝置之間在信號交換頻率方面，在1MHz之上，因此，在PLC控制系統運行期間可以采用一點接地、串聯一點接地的措施，集中布置PLC控制系統中的并聯一點接地措施，每個裝置中的樞體中心接地點，都是將獨立接地線引入到接地點中，如若各個裝置相互之間的距離較高，就需要使用串聯一點接地的措施，采用界面較高的銅母線進行各個裝置的連接處理，保證其抗干擾能力符合要求[3]。

2.4 做好抗干擾設計工作

為保證動車組中PLC控制系統的抗干擾性能，應做好相關的設計工作，可先進行輸入信號與輸入線相互的干擾模擬，然后通過輸入模塊濾波的形式，了解是否能夠提升抗干擾能力，如果可以提升抗干擾能力，就能夠將其應用工作中。與此同時，對于輸入線與大地之間的共模干擾而言，也可以模擬采用控制器接地的方式有效抑制，以此提升其抗干擾能力。另外，為了預防出現電路信號突變的感應電勢干擾問題，應采用可靠性容錯與容差設計技術進行硬件的改良，保證相關系統在運行期間抗干擾能力符合要求。

3? 結語

近年來在動車組實際運行的過程中，已經開始采用PLC控制系統，取得了良好成績。但是，在系統運行期間經常會出現干擾問題，不能確保整體系統的運行效果，嚴重影響其運作的可靠性與有效性。這就需要在實際工作中，結合PLC控制系統的運行特點與規律，采用有效措施增強其抗干擾能力，為其后續的良好運行提供幫助。

參考文獻

[1] 宋天佑.PLC控制系統干擾及抗干擾措施研究[J].數碼世界，2018，34（6）：133-239.

[2] 李偉，楊利榮.基于軟PLC的自動控制系統的配置與實現[J].機械制造與自動化，2019，55（4）：77-98.

[3] 劉振方.基于S7-200PLC和組態王的組態仿真控制系統研究與開發[J].科技資訊，2019，23（18）：77-122.

①作者簡介：薛鴻福（1986，10—），男，漢族，山東泰安人，本科，工程師，研究方向：檢修技術。

王天超（1988，1—），男，漢族，湖北十堰人，碩士，工程師，研究方向：檢修技術。

劉光娜（1986，1—），女，漢族，山東臨沂人，本科，工程師，研究方向：電氣子系統研究開發。