刍议PLC控制系统干扰及抗干扰措施

牛奕翔

刍议PLC控制系统干扰及抗干扰措施

牛奕翔

（西安交通大学城市学院电信系 710018）

PLC即可编程控制器，其运行可靠性对各个生产领域都具有较大的影响。在这种情况下，本文对空间辐射干扰、电源干扰等PLC控制系统干扰来源进行了充分分析，并从硬件和软件两个角度出发，对PLC控制系统抗干扰措施展开了研究，以期对我国相关领域的发展有所助益。

PLC；控制系统；抗干扰；措施

前言

PLC的核心是微处理器，作为通用工业自动控制装置，其综合了包含通信技术、自动控制技术以及信息技术在内的多项技术，在实际运行过程中，拥有较强的可靠性和控制能力。但是，PLC控制系统多数在相对恶劣的强电磁场等环境中运行，因此，影响PLC控制系统运行稳定性的干扰因素较多，在这种情况下，积极加强PLC控制系统抗感染措施研究具有重要意义。

1 PLC控制系统干扰来源

1.1 空间辐射干扰

EMI即空间辐射电磁场，它的产生是由无线电、电气设备以及高频感应加热设备等共同作用的结果。这是因为，在应用电气电子设备的过程中，如果密度较高，同时设备功率较大，那么将造成越来越严重的空间电磁污染，此时将造成更加复杂的辐射频率。因此空间辐射干扰对PLC系统的影响是客观存在的。

空间辐射干扰PLC控制系统的路径有两条：一方面，直接辐射PLC系统内部，干扰产生于电路感应；另一方面，辐射PLC通信网络，干扰产生于通信线路[1]。

1.2 电源干扰

通常情况下，工业电网是PLC系统的供电电源。覆盖范围广是工业电网的主要特点，其运行过程中，将被一切空间电磁干扰所影响，同时感应电流和电压将在线路中产生，谐波在交直流传动装置中的产生以及起停大型电力设备等的过程中，都将导致一定的干扰传递到PLC电源原边中，传递的媒介是输电线路，而其在进入PLC系统中将以耦合的方式进行[2]。尽管会将隔离措施应用于PLC电源中，但是受各种客观因素的影响，如制造工艺和结构等，都会影响隔离效果。

图1 PLC电源干扰

2 PLC控制系统抗干扰措施

2.1 硬件措施

（1）针对空间电磁辐射干扰来讲，在提升PLC控制系统抗干扰能力的过程中，电磁场大小在设备中的体现以及现场设备分布等因素都将造成严重的空间电磁辐射，它将对PLC控制系统的频率产生直接的影响，通常情况下，要想加大对PLC控制系统的保护力度，需要对高压泄放元件、PLC局部屏蔽以及屏蔽电缆等进行设置，从而有效预防系统内部主要元件受到空间电磁辐射的干扰，如编程器、中央处理器和电源变压器等[3]。在加大屏蔽处理力度的过程中，需要提升相关材料的导磁性，从而杜绝外界信号对其的影响。

（2）针对电源干扰来讲，在提升PLC控制系统抗干扰能力的过程中，首先应当明确毛刺和畸变现象在电压中的产生是由电源波动导致的，从而很容易影响I/O和PLC模块，所以，在选择电源的过程中，应确保其拥有良好的隔离性和性能。

+5V电源应被应用于微处理器核心位置，此处应当对多级滤波处理进行应用，在对其进行调整的过程中，还需要应用集成电压调整器，从而促使其免受欠电压、过电压以及波动带来的影响[4]。同时，尽量将平行走线应用于电源线中，促使低阻抗现象产生于电源线对地当中，从而促使电源噪声对PLC控制系统的干扰降低。同时，还可以安装隔离变压器，其拥有1：1的变比，并附有屏蔽层，从而促使干扰在地和设备之间减少等。

在对隔离变压器进行应用的过程中，应注意以下环节：确保良好的接地现象产生于屏蔽层中；将双绕线应用于次级连接线中，次级绕组和初级绕组在隔离变压器中应对屏蔽层进行加设，同时屏蔽层还应当被应用于初、次级之间，零线在交流电网中应连接初级屏蔽层；直流端应同初、次级间屏蔽层和次级屏蔽层进行连接。

2.2 软件措施

（1）数字滤波。模拟量信号存在于较低的信噪比中，其较大的波动会在现场瞬时干扰中形成，在对这一干扰进行控制和计算的过程中，如果单纯应用瞬时采样植，容易导致误差加大，因此，应用数字滤波法至关重要。A/D可以转换现场模拟量信号，可以促进离散数字信号的生成，接下来可以以时间顺序为依据将这些新的数据在PLC中进行储存；接下来在处理这些数据的过程中，可以对数字滤波程序进行应用，从而对噪声进行滤除，并取得单纯信号，最终提升噪声干扰的抑制效果。

（2）软件容错。要想促使可靠性在PLC控制系统中得以提升，及时发现错误信号，并有针对性的采取措施对错误进行排除，可以对软件容错技术进行充分的应用[5]。一方面，计数器存在于PLC内部，从而促使“抖动”干扰在输入元件触点中得以消除，而外界干扰的存在，在接通输入元件的过程中，会导致时断时续的“抖动”产生于触点中，此时可以通过计数器展开科学编程来消除干扰。

图2 PLC软件编制抗感染措施

另一方面，内部定时器存在于PLC中，PLC控制系统运行过程中，很容易导致误信号在输入端屏蔽过程中产生，程序在进行循环时，通常会产生永久不变的各工步动作时间，而同工步一同产生的还包括行程开关发出的信号，同时包含光电开关在内的其他敏感元件也会发出信号。在这一特点基础上，可以对两个内部定时器进行设定和应用，促使PLC在采样的过程中，仅在该开关正常发信号的时候进行，从而实现对其他一切干扰信号的屏蔽。

例如，在提升软件抗干扰能力的过程中，可以应用“看门狗”提升监控功能。辅助继电器等元器件和定时器等存在于PLC内部，在提升这部分元件的稳定性过程中，可以对门狗监控系统进行应用，对各个元器件的运行状态进行实时掌握，并及时消除误信号和误动作，在将警戒时钟进行设置的基础上，如果警戒时钟时限被系统循环扫描时间超过，则说明程序未响应，那么就会马上发出警报。

3 结束语

综上所述，PLC控制系统综合了多种先进技术，在运行过程中呈现出良好的控制能力和可靠性，但是，由于其运行环境过于复杂，因此很容易受到空间辐射、电源等方面的干扰，在这种情况下，相关工作人员必须从软件和硬件两个角度出发，在改善系统整体性能以及抗干扰能力的基础上，促进PLC控制系统运行稳定性的提升，才能够为我国相关领域的发展奠定良好的基础。

[1]黄 海.PLC控制系统中干扰信号源分析及抗干扰措施[J].现代企业教育，2014，18：169.

[2]张样娇.PLC控制系统存在的电磁干扰和抗干扰对策分析[J].科技情报开发与经济，2015，20：180～182.

[3]叶春华.PLC控制系统在动车组应用中的抗干扰措施[J].科技信息（学术研究），2014，03：285+288.

[4]郑溢辉.PLC控制应用系统的干扰源分析及抗干扰措施探究[J].科技创新与应用，2016，04：84.

[5]张艳梅.PLC控制系统的电磁干扰来源和抗干扰设计[J].科技创新与应用，2016，26：128.

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1004-7344（2016）33-0276-02

2016-11-5