电气控制与PLC控制系统抗干扰问题研究

王博　董志

摘 要：PLC控制系统在工作过程中会受到其他的一些影响，所处的电气自动化设备通常会在使用时发出电压高辐射以及高电流，对PLC控制系统的正常运行产生副作用。所以，干扰现象是影响整个控制系统的根本问题，在设计中要求设计者充分了解所有可能发生的干扰的性质，并且还要根据了解到的内容来进行优化设计，这样才可以确保控制系统的稳定运行。本文将会对PLC控制系统的干扰源展开研究并且会针对一些抗干扰方案进行探讨。

关键词：电气控制 自动化设备 抗干扰 PLC控制系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）11（b）-0039-02

1 PLC控制系统的大致受干扰状况

根据以往的使用经验可以知道，PLC控制系统在工作过程中通常会用到各种各样的模拟信号、数字信号等电子信号，以及在辅助电路的设计中还会加入一些继电器、变频器、电源之类的电路元件，这些信号或者原件在运行时会产生幅度或者频率变化很大的磁场，然后变化的磁场将会引起电路中电荷无序移动，进而产生噪声源、也就是所谓的干扰源。一般由电磁引起的干扰源称为电磁干扰源，这些干扰源的种类有很多种，不论是偶发干扰还是差模干扰等其他的干扰都会对PLC控制系统造成无法预估的影响。微小干扰作用可能会造成IO点的烧坏，而严重的干扰作用则会导致设备电路的大面积坏死，进而会导致设备撞车甚至伴随有工作人员的受伤。因此，PLC控制系统的抗干扰问题不可忽视。

2 PLC控制系统的干扰源

2.1 空间的电磁、辐射干扰

实际上在地球的任何一个角落都会有或多或少的辐射，这些辐射有的一般就会在我们身边，如无线网络辐射、信号塔辐射、家用电器辐射等，一般情况下PLC控制系统在工作时都会距离这些辐射较远，所受的影响较小。但如果距离较近的化则会发生辐射信号和电路的感应效果，然后则会改变IO点的工作状态，进而产生错误的数据。

2.2 电源的干扰

一个完整的PLC控制系统是基于一个良好的电源，因此电源的稳定性至关重要，决定了系统的性能和状态。一般在PLC控制系统工作过程中很多的故障都是由电源引起的。由以往的故障经验可以知道，PLC控制系统的电源都是从电网直接接入，而电网并不是单独供电的，电网在给PLC控制系统供电过程中同时还在为其他大大小小的用电设备供电，这些设备尤其是大型设备的运行会引起电路中的电机转动谐波这类不稳定信号，还会伴随有变压器的突变或者短路冲击等，这些因素都会对电网产生影响。

2.3 信号线引入的干扰

PLC控制系统通常较为复杂，一般有各类执行器，比如变频器、力矩马达等，除此之外还会接入一些输入装置，如开关按钮等，不论是执行器还是输入装置，在运行时都会和PLC控制系统相互作用，进行信号的互换，虽然在信号呼唤过程中大部分都是有价值的信号，但是一般信号线的质量不太高，另外还会有绝缘性能、长度等因素都会有不好的影响，导致信号线在信号传输时会被杂波信号干扰到，这些干扰信号或多或少都可能会改变电路的IO点，进而导致PLC控制系统工作状态变差。

3 PLC控制系统抗干扰办法

前文论述的干扰源都可能会对PLC控制系统产生较大的影响，因此如果要想优化PLC控制系统的抗干扰能力，就要充分理解以上的干扰源，然后根据结论设计出合适的优化方案并加以实施，这样才能改善系统的性能，延长系统使用寿命。

3.1 使用合适的电源

合适的电源可以满足PLC控制系统最基本的需要，确保系统的运行稳定性。PLC控制系统的电源一般采用家用220V交变电流，由于电源电网的变化发生频率较高，进而导致进入控制系统的电压会发生畸变等，这类变化进入系统后会通过执行装置、电路各个元件以及传感器等。所以在电源优化方案中，要尽量使用隔离性能良好的电源，然后要对高频信号加以限制，通常可以采用隔离器来进行抑制，同时不可忽略传输线的负面作用，一般使用双绞线代替其他的传输线，这样可以很大程度减弱杂波信号的干扰。另外电源中还会伴随有大功率变频器的高频谐波的干扰，所以要使用低通滤波器来对这些高频谐波削弱甚至达到消除。电源在引入时要尽量远离一些信号源，如果难以避免这些信号源，则可以用金属板来隔离电磁辐射。一些PLC控制系统会采用24V直流电源进行供电，所以在选择电源时应当充分考虑电源的功率大小以及稳定性，如果功率较低则难以驱动IO，进而引起其他信号紊乱。

3.2 选择合适的信号传输电缆

在PLC控制系统的组成部分中，线缆的作用也是十分重要的。线缆的长度、绝缘性能以及传输能力都会对信号的传输产生显著的影响。在传输电缆的抗干扰研究中，提升信号传输质量可以大大提高传输性能，对于变频装置馈电电缆更是有十分优良的作用。其次，屏蔽层可以有效阻挡外来的干扰，所以在使用时要在传输电缆外面包上適量的屏蔽层。另外，供电线、通信线还有信号线的传输的信号不同，所以要使用不同的传输线缆，并且供电线和信号线的传输线缆不可以合并，应当分开铺设。信号线与通信线也要和前面一样分开铺设，这样才能使每种传输线的传输相对隔离，避免产生信号的干扰。而对于高频信号的传输过程应当使用同轴电缆。如果在信号传输时出现毛刺现象，则要选用合适的滤波器来改善传输效果，强化抗干扰能力。

3.3 选用合适的滤波器

在实际使用中滤波器的种类各种各样，每种滤波器都有其特定的功能，所以在使用过程中应当充分了解电路的特征，根据得到的研究结论来选择合适的滤波器并且加入到电路中。此外，滤波器的质量也会很大程度影响系统的抗干扰能力，一个良好的滤波器可以充分过滤所要遗弃的波状，进而提升电路的稳定性。PLC控制系统的抗干扰能力不仅在于滤波器的选择和其质量，还与滤波器的安装息息相关。如果安装的不合适则会浪费滤波器的性能，达不到所需要的效果。

3.4 选择性能良好的PLC主机和拓展模块

PLC的硬件设计应满足实际工作需要，在数字量输入输出方面使用光耦合器件，另外PLC内部电路通常要与外部电路形成电气隔离，这种情况下可以有信号阻挡效果，将大部分外部电路的信号隔离在外。除此之外，PLC的电源线路中含有多重滤波电路，这样可以过滤大量额外的干扰信号，同时I/O回路也加入了此类滤波电路。但是市场上品牌琳琅满目，型号也多种多样，每种型号和品牌的功能强弱也各不相同，所以要根据应用场合以及实际设计需要来选择合适的型号，对不同品牌也要斟酌考虑，这样最终才能够选择性能良好的PLC主机和拓展模块。

4 结语

综上所述，我国的科技进步以及经济发展离不开电气自动化行业的支撑，在工业生产的发展中电器自动化也提供了很大的帮助。但是电气自动化的自身发展仍然有一些不足，在PLC控制系统方面仍然有一些不稳定的因素导致系统产生故障，系统无法完全正常工作来对电气自动化控制。所以工程技术人员应当在研究设计时充分了解PLC控制系统所受的干扰原因，理解每个干扰因素，进而才可以制作出改善方案，完善PLC控制系统的不足，确保系统的稳定运行，最终实现电气自动化的优越性能。

参考文献

[1] 向道恩.电气工程中自动化设备的抗干扰措施解析[J].中国新技术新产品，2014（19）：25.

[2] 底飞，王娇.电气工程中自动化设备的抗干扰措施分析[J].现代工业经济和信息化，2015，5（23）：56-57.