PLC控制系统的干扰源的分析与对策

路泽永 承德石油高等专科学校电气与电子系

PLC控制系统的干扰源的分析与对策

路泽永 承德石油高等专科学校电气与电子系

PLC；控制系统；干扰源；抗干扰

引言

随着自动化技术和控制技术等先进技术的发展， PLC在工业和企业控制中得到了广泛推广和运用，极大地提高了生产的质量和效率。而PLC控制系统很容易受到空间辐射等干扰源的影响，限制了其实际的控制性能，影响了运行的稳定性和安全性。因此，如何才能有效地防范PLC控制系统中的各种干扰源是当前值得深入研究的重要课题。

1.PLC控制系统的常见干扰源

1.1 空间辐射干扰

空间辐射电磁场主要来源于高频感应加热设备、雷电设备、雷达设备、电视设备、电力网络设备以及电气设备的暂态过程等过程中，也就是我们所谓的辐射干扰。该种类型的干扰具有瞬时突发性，不仅可能会使系统出现失调、误动作或者不稳定等问题，也可能使系统出现失灵问题，甚至可能对控制系统造成严重损坏。另外，该种类型的干扰主要来源于两种类型，即：其一，因电路感应产生辐射，辐射PLC系统内部；其二，因通信线路感应所引入的干扰也会在PLC通信内网络中产生辐射。无论哪种形式的干扰，均会对PLC控制系统造成干扰。

1.2 系统外引线干扰

系统外引线干扰也就是所谓的传到干扰，具体干扰主要借助信号线和电源引入，其会对工业现场造成严重干扰，具体主要表现在以下几个方面。

（1）电源干扰。电网供电是PLC控制系统供电的主要来源，鉴于实际工作中的电网覆盖范围比较广，其会在各种空间电磁干扰的作用下而在相应输电线路上产生感应电流和感应电压。特别是在电网内部的表现更为显著，比如大型电力设备的启动和停止操作、电网在短路状态下存在的暂态冲击以及交直流传统装置所产生的谐波等，均会沿着有关的输电线路传送到电源原边，从而干扰了PLC控制系统的运行。

（2）信号线干扰。通常而言，各类信号传输线和PLC控制系统之间具有紧密联接关系，所以除了传输各类有效信息之外，也会因外部干扰信号顺着信号线而对其产生干扰。该种类型的干扰主要表现为两种途径，具体表现为：一方面，通过共用信号仪表的电源会对电网造成干扰或者信号线通过变送器供电电源，此时也会干扰相应的电网结构，同时该种类型的干扰也非常容易被忽略；另一方面，在信号线上存在比较严重的空间电磁辐射的干扰影响，会降低测量精度，甚至损伤元器件。特别是对于哪些隔离性能比较差的PLC控制系统，很可能因信号的相互干扰而引发误操作或者死机等问题。该种类型的干扰是比较常见的一类PLC控制系统干扰故障。

（3）接地系统混乱下的干扰。接地是提高电子类设备电磁兼容性的一种重要手段，同时也是实现防雷避电的有效途径。科学、合理的接地会在抑制电磁干扰作用的同时，避免电子类设备向外发出辐射干扰。而错误的接地则可能会引发比较严重的干扰信号，影响PLC控制系统的正常运行。而就PLC控制系统的地线而言，其主要包括保护地线、交流地线、屏蔽地线和系统地线等，具体需要根据PLC系统的实际情况来进行合理搭接，避免出现混乱接地问题，确保PLC控制系统的顺利运行。

1.3 系统内部干扰

PLC控制系统内部干扰主要是由系统电路间以及其他元器件所存在的各种电磁辐射，比如逻辑电路存在的辐射、逻辑地和模拟地二者之间的影响、各类元器件之间的不匹配使用等均可能会引发干扰问题。实际上，该方面的干扰因素主要在于PLC控制系统制造成所设计电磁兼容情况，应用者无法自主调节和控制，主要通过选择应用比较广泛的系统即可。

2. PLC控制系统中常见干扰的防范对策

2.1 电源部分干扰拦截对策

实验研究表明，现场设备布置情况和空间辐射干扰之间具有紧密联系，具体表现在各类设备所产生电磁场的频率情况和大小情况下的辐射干扰也各不相同。比如，在空间磁场强度数值为3×10-6T时，就可能使相应的计算机出现误算或者误动作等问题，并且在相应的强度值达到2.4×10-4T时，会永久性破坏计算机。强电场/磁场是空间辐射在PLC控制系统下所产生的最为严重的大气过电压问题，具体包括电力网络、电气设备暂态过程以及电磁感应问题引发的过电压等，所以相应的干扰防范对策主要从电源部分这个源头上来进行合理控制，具体需要做好以下两个方面的防护工作。

（1）电源部分干扰源拦截措施。 PLC控制系统交流部分加设一只防雷隔离变压器装置（比例为1：1，耐压等级≥3500V），并将其初级同等级为220V的企业电源进行联接，次级联接等级为220V的测控系统。另外，在防雷隔离变压器装饰初级、次级连接位置处均需要并联入一只氧化锌压敏电阻来确保干扰源抑制的整体效果，具体的PLC控制系统电源干扰拦截示意图如下图1所示。

图1 PLC控制系统电源干扰拦截示意图

（2）半浮空与泄放技术措施研究。为了有效地控制空间辐射问题所引发的PLC控制系统干扰问题，可以采用半浮空及泄放技术以及屏蔽电缆技术等防范对策。其中的半浮空防干扰技术就是所谓的机壳接保护地的方式，可以有效地抑制辐射干扰源，具体就是在相应的PCB板装置中合理增设意志高质量的电容装置（需要设置在系统和保护地之间），以便可以避免过大电流或者电压所引发过大辐射干扰。

2.2 合理选择电缆线材及敷设方式

针对PLC控制系统的运行情况来看，通过合理选择信号电缆线材，科学辐射线材，可以有效地增强各关键设备的稳定性，增强其抗干扰性能。在现行的技术条件下，标准型号的电缆主要采用直径尺寸为0.75mm2的两芯带屏蔽双绞线，确保其具有良好的信号抗干扰性。而在敷设线缆的过程中，也需要着重做好以下几个方面的工作，即：其一，针对不同类型的信号传输方式，需要采用不同的线缆类型及敷设方式，具体需要采用分层等敷设方式；其二，模拟信号和数字信号不可采用同一根线缆，并要进行合理区分；其三，在敷设线缆的时候，要确保其完整性，尤其是要做好接头处理工作。此外，要做好电源线缆和信号线缆二者的隔离工作，避免二者出现信号干扰问题。

总之，为了避免PLC控制系统在电磁环境状态下出现电磁干扰，必须要针对性地采取科学、合理的防干扰对策，具体的原则是要抑制相应的干扰源，切断电磁干扰传输途径，提高PLC系统抗干扰能力。而就具体的防范对策而言，可以从合理选择线缆及敷设方式，加强电源部分的干扰拦截等方面来着手努力，从而全面增强PLC控制系统的抗干扰性能。

［1］ 李庆.抑制PLC系统干扰源的有效对策分析［J］.信息与电脑，2015，（8）：81-82.

［2］ 牛霞，孙宪伟.PLC控制系统的干扰源及防范措施探讨［J］.中国仪器仪表，2015，（5）：8-9.

［3］ 黄海龙.PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施［J］.科技展望，2016，24（8）：125-126.

抗干扰是PLC控制系统的基本性能，是确保系统顺利运行的关键，重要性不言而喻。本文从PLC控制系统的常见干扰源入手，提出了一些抗干扰对策，以期全面确保PLC控制系统运行的稳定性和安全性。