PLC程控系统抗干扰技术分析

摘 要：当前的社会发展背景下，我国的科学技术发展水平一直在迅猛提升，各类科学技术手段开始融入到各行各业之中，极大地推动了行业的发展，为各个领域带来了极大的经济效益。基于此，笔者针对工业自动化中常用的PLC程控系统的抗干扰技术进行了分析，而后提出了相关建议，以下为详述。

关键词：PLC程控系统；干扰分析；抗干扰技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.113

可编程控制器在传统的顺序控制器层面融入了微电子技术、自动控制技术、计算机技术、以及通讯技术，形成了一套新式的工业控制装置，逐步构建了一个系统化的柔性程控系统。PLC控制技术在未来将引领工业自动化控制的潮流，各种不同种类型的PLC会应用在各类自动化控制系统中，但它们所处的工作环境可能为强电电路造成的恶劣电磁环境，同时还具有强腐蚀性以及剧烈震动等。例如，安装在火电厂生产现场的就地箱体中，或者安装在高压配电间的大电流運行电气设备旁，这些环境都无法确保PLC系统的可靠运行。因此，PLC程控系统只有具备了较强的抗干扰性能，才能使其达到稳定运行、精准控制的目的。PLC程控系统抗干扰技术应当具备一定的便捷性、适应性、以及有效的抗干扰性，同时它的软件实现方式也应较为简洁，以便在工业控制领域中得以充分应用。对此，笔者基于PLC程控系统抗干扰技术进行了系统化的分析。

1 PLC程控系统的干扰因素分析

PLC程控系统的干扰因素主要可分为以下三点：

（1）PLC供电电源干扰。从电源干扰层面进行分析，可总结为射频干扰以及电压波动，这种干扰可由电源引入至PLC装置中。

（2）PLC输入输出信号干扰。从传输线路的干扰层面进行分析，电源线和信号线两者间可能会因寄生电容而出现静电耦合效应，或是因布线间的互感而出现磁场耦合的干扰问题。

（3）PLC系统接地布置混乱。因单点接地、多点串联接地、多点并联接地方式混用，或接地不良而导致干扰。

2 PLC程控系统的干扰问题分析

2.1 对于信号线引入的干扰问题分析

PLC控制系统所连接的信号传输线体现出了一定的繁杂性，除了有效的信息数据以外，还会对干扰信号的信息进行传输，而后侵入到系统之中。这种干扰主要有两种方式，其一为现场变送器的电源供电、信号仪表供电过程中所引发的电网干扰问题。其二为信号线受到空间范围内的电磁辐射所引起的干扰，此种干扰问题较为严重。这些问题产生的干扰将会导致PLC系统在接收、处理信号时出现异常，从而引起数据测量精度下降，情况严重时甚至可导致元器件出现损伤[1]。

2.2 对于混乱接地系统的干扰问题分析

良好的接地系统可以提高电气设备的抗干扰性，实施合理的、科学的接地方式可以对设备向外发出的干扰问题进行抑制，同时也能对设备受到的电磁干扰影响予以削弱。如果PLC程控系统的接地布置混乱，其每一个接地点电位的分布也较为不均匀，那么不同位置的接地点之间具有地电位差，则接地系统容易形成环路电流，从而出现系统输出不动作或者误动作。不良的接地系统对PLC运行的影响甚至比不接地情况更差。

2.3 对于辐射干扰问题的分析

PLC程控系统之中的电磁场干扰问题大多来自于空间范围内的辐射电磁场干扰。所谓的空间范围内辐射电磁场问题，一般都是电气设备的电路网络暂态过程、无线电广播、高频感应、雷电以及雷达等所引发的电磁场问题，对回路的导线、线路等予以调制，这样就会增强其本身的分布复杂性。

辐射干扰所带来的负面影响，一般都是通过两个途径来实现的，一是PLC系统内部辐射问题所产生的电路感应干扰，二是PLC通信网络的辐射问题，此问题一般都是通信系统线路运作所带来的干扰。

2.4 对于PLC系统内部的干扰问题分析

这一问题主要是因为系统内部的电路或是元器件之间的电磁辐射引起的，比如逻辑电路之间所产生的互相辐射效应给模拟电路造成的影响，而模拟地和逻辑地之间的影响也会出现不合乎规范的情况。

这些干扰问题都是PLC系统制造厂商所需要考虑的设计关键点，应用部门不必过多的分析和考虑。但是在工程实际应用中，应当通过实验测试结果来确定PLC选型，为现场使用选择最为适合的产品型号。

3 对于抗干扰方式的探究

使用性能较佳的电源可以对电网内的干扰问题予以抑制，PLC程控系统供电电源通常情况下都会使用隔离性能较佳的电源，同时每一个电源都应当具有自身独立的配线。隔离变压器的一次侧接AC380V为最佳，最大程度的避免地电流干扰问题。

变送器的供电电源或是PLC系统所连接的仪表供电电源等，都会使用不间断供电电源，它也是PLC系统的最佳电源之一。

3.1 从电缆的敷设和选择层面进行分析

要想将动力电缆辐射电磁干扰问题的出现予以减少，就应当使用铜带铠装屏蔽电力电缆，进而起到辐射干扰的规避作用。

每一种不同种类的信号都会具有极具差异性的电缆传输效果，信号电缆应当参照传输信号的实际类别来完成敷设工作，应当防止出现使用同一电缆的多根线芯分别传送信号、动力电源的行为。

如果要使信号电缆和动力电缆并行放置，就应当令二者之间的距离为300毫米以上，如若二者同时放置在一个电缆槽内，则应当将它们的距离至少控制在100毫米以上，同时还应当使用接地效果较佳的金属板将两者隔开，以屏蔽动力电缆带来的电磁干扰[2]。

3.2 硬件、软件抗干扰方式

当信号接入计算机之前，应当和大地之间实现电容的连接，降低共模干扰所带来的负面影响。信号两极的位置还应当加设滤波器，可最大程度的降低差模干扰。

如果行程开关或是按钮作为信号输入时，应当对抖动问题尽可能避免。同样，若是继电器的节点作为输入信号，则可能偶尔会出现瞬间跳动的现象，这时就会引发系统出现误动作。此时在PLC程序中可使用定时器延时功能，将这类问题予以消除。结合现场触点的抖动情况以及系统的实际运行要求，确定最为合适的延时时间，待触点闭合或断开稳定后，PLC方可执行下一环节的程序。endprint

针对模拟信号，则可使用多种类的软件滤波方式，以提高数据测量的精准度和可靠性。在此过程中，应当确保信息数据采样多次且连续，还应当根据采样数据的种类将其放置在相应的寄存器中，再通过取平均值等数据处理方式得出有效数值。

3.3 继电器、接触器的使用

PLC的输入、输出端口在设备内部都应已使用光电耦合器进行信号隔离，达到减少干扰的目的。但为了彻底避免现场信号可能带来的强电干扰，保证PLC设备运行安全，还应当使用继电器对输入、输出信号进行隔离。在此过程中，若想控制不同等级电压的输出，应当使用相应电压等级的接触器配合继电器实现。

3.4 对接地系统的完善措施分析

PLC程控系统属于高速低电平的控制装置，因此应当使用直接接地的方式。PLC程控系统接地一般使用多点串联接地或是单点接地方式。值得一的是，集中布置的PLC程控系统更加适合使用多点并联接地方式。每个PLC装置柜的接地排，都应当接至所在配电室的接地端并可靠连接。如若各PLC装置间的距离相对较大，那么应当使用多点串联的接地方式。例如，使用截面积较大的铜母线完成每个PLC装置柜接地排的连接，然后将离配电室接地端最近的装置柜接地排用铜母线直接连接到配电室接地端。需要注意的是，PLC装置柜内各设备器件的接地线应当使用截面积超过2.5平方毫米的铜导线接至柜内接地排，而柜体接地排及其连接用的铜母线的截面积应当超过50平方毫米。在配電室接地良好的情况下，保证各PLC装置柜的接地电阻不超过1Ω。

分析至此，可见在PLC程控系统运行的各环节中，会涉及到诸多的干扰因素，容易产生各种问题，体现了整个系统的繁杂性。因此，抗干扰设计可谓是PLC系统中需要重点考虑的问题之一。要想使PLC程控系统的运行更为稳定、可靠，必须要结合工作现场的实际运行环境，给出相应的干扰解决方案。

4 结束语

综上所述，想要有效地解决PLC程控系统运行过程中的干扰问题，需要对其所处的工作环境进行系统的探究，制定针对性的抗干扰方案，最终实现PLC程控系统的稳定性、可靠性、安全性、高效性。笔者基于此问题进行了相应分析，希望可以给有关人士借鉴、思考。

参考文献：

[1]周冬生，王呈方.程控机械手肋骨冷弯机PLC控制系统的抗干扰设计[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2012，28（05）：710-712，716.

[2]张存礼.PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施[J].电气传动，2013，37（01）：51-54.

作者简介：段然（1986-），男，江苏南京人，本科，工程师，研究方向：电气自动化，从事电除尘电气设备程控系统研发工作。endprint