浅谈PLC控制系统设计及其抗干扰措施

姜筱琛

摘 要：PLC控制技术对于工业生产力的提高有着重要的作用，其在工业生产中发挥的作用取决于两个重要的方面，首先就是其控制系统设计的科学合理性；然后就是其抗干扰性，只有在这两个方面都得到改善，才能全面促进PLC控制系统在工业生产力水平提高过程中效用的发挥。本文就PLC控制系统设计以及其抗干扰措施展开论述，以期对PLC控制系统设计以及抗干扰技术水平的提高起到一定的促进作用。

关键词：PLC控制系统 设计 抗干扰

中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0001-02

科学技术的日新月异，给工业生产力的提高带来諸多便利，PLC控制技术在工业生产中性能的保证直接关系到工业生产的安全和经济运行状况，其中控制系统的抗干扰性是控制系统重要评价指标之一。自动化系统中应用的PLC控制系统，无论其是集中安装还是安装在一线现场中，其所处的环境多为强电电路或是强电电流所形成的相对恶劣的电磁环境中。欲全面提升PLC控制系统在工业生产中效用的发挥，首先要对其系统的设计水平进行全面的提升，其次就是采取有效的抗干扰措施，全面提升其抗干扰性能。

1 PLC控制系统的设计

为实现PLC控制系统在工业电磁环境之中运行更好地发挥其应用效用，在其设计阶段要采取必要的干扰抑制措施，提高整个控制系统的抗干扰性。在采取具体的抗干扰措施时，主要从干扰源、干扰传播途径以及抗干扰能力这3个方面着手。PLC控制系统的完成需要多方面的配合，其中包括制造单位、使用部门，要对设备的成产制造、工程设计、安装施工以及运行维护等多方面进行综合的考虑，并针对具体的环境条件进行针对性的抗干扰措施的设计，综合来讲，在其抗干扰措施的采取过程中需要从以下两个方面重点关注。

1.1 设备的选型

PLC控制系统的硬件设备是其进行抗干扰措施采取的物质基础，因此，抗干扰能力强的产品为其效用的发挥创造前提条件，其次就是对相应设备产品的在类似工作之中的表现进行考察，为相关设备产品的应用提供数据支持。

1.2 综合抗干扰设计

综合抗干扰设计主要针对的是几种外部干扰抑制措施，具体有：对PLC系统及外部引线进行屏蔽以及防空间电磁辐射干扰措施的实施；对外部引线进行隔离、滤波处理，需要强调的是动力电缆应分层布置；正确设置、安装各个接地设备，尽量降低来自接地系统混乱时的电磁干扰。

2 针对PLC控制系统的抗干扰措施

2.1 干扰源的分类

在对PLC控制系统的干扰源进行分类之前，要对其干扰源的概念有一个大体的认知，首先PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源相似，多存在于电流或是电压存在升降起伏的部位，电流和电压的剧烈变动而出现的“噪声”，就是我们通常所说的干扰源。

根据不同的分类标准，一般采用的分类标准有产生原因、干扰的模式、噪音的波形性质等，按照以上的划分标准，可以将干扰源划分为以下几类。

（1）根据产生干扰源原因的差异性划分为放电噪声、浪涌噪声、高频振动噪声。

（2）按照噪音干扰的模式的差异性划分为共模干扰和差模干扰。

（3）根据噪音产生的性质以及波形上的差异性划分为连续性噪声和偶发性噪声。

2.2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源

控制系统中会受到来自各个方面的电磁干扰，以下结合本人自身工作经验，对PLC控制系统中电磁干扰的主要来源进行介绍。

2.2.1 来自所处空间环境的电磁干扰

对于PLC控制系统而言，在其所处的大环境之中，必然会受到来自所处环境内的电磁干扰，如电力网络、雷电、无线电广播、电视、雷达等装置，在这一系列电磁装置运行过程中，会产生一定量的电磁辐射，进而形成对PLC控制系统运行电磁干扰的来源之一。在其对控制系统形成电磁干扰过程中，主要有两种路径：一是直接对PLC控制系统内部造成感应干扰；二就是对PLC控制系统通信线路造成感应干扰。

2.2.2 系统外引线干扰

PLC控制系统来自外引线的干扰，是控制系统电磁干扰的主要表现方式，这在我国工业生产现场普遍存在，对其生产力的全面提高有重要的制约作用。

2.2.3 来自信号线引入的干扰

从信号线传达至PLC系统中的电磁干扰，主要有两种途径：一是凭借变压器供电电源或是公用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，而这种干扰在实际的工业生产以及抗干扰措施的采用时被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。

2.2.4 来自接地系统混乱时的电磁干扰

正确的接地能够有效抑制电磁噪声增强电子设备的抗干扰性，是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一，但需要强调的是，接地必须要按照正确的方法进行，否则，不仅达不到提高其抗干扰性的目的，反而引入严重的干扰信号，影响PLC控制系统的正常运行。

在一个完整的PLC控制系统中，涉及到的接地种类有系统接地、屏蔽接地、交流接地以及保护接地，在安装相关接地过程中，要保证各个接地点电位分布的均匀性。否则，不同接地点之间出现电位差，会在地环路之中形成电流，进而产生电磁干扰，使控制系统效用的全面发挥受到不良影响。举一个简单的例子：电缆的屏蔽层必须一点接地，若是在电缆的两端均设置接地，这两处之间就会存在电位差，在电缆的屏蔽层之中形成电流，若是遇到阴雨雷电等气候条件时，期间的电流值会暴增。

在进行控制系统接地装置的安装时，会出现各个接地之间形成闭合回路，受到控制系统所处电磁场的作用，会在回路之间出现一定的感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，使信号回路受到不良影响。若系统接地与其他接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PCL内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PCL工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。

2.2.5 来自PLC系统内部的干扰

一个完整的PLC控制系统，其中会涉及到众多的零部件，而其中的各个元器件以及电路系统之间会形成一定的电磁辐射干扰，电磁干扰的具体形式如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件的相互不匹配使用等，这些都加剧了PLC控制系统的“内耗”，降低了其抗干扰性。

3 结语

总的来说，PLC控制系统中的干扰问题具有较强的复杂性，故而，在对其干扰因素进行分类、分析的基础上，在其抗干扰设计中要对各种“诱因”进行综合考虑，制定出相对合理有效的抗干扰措施。但是，需要强调的是，PLC干扰问题的“诱因”并不是千篇一律，在不同的环境条件之下，还要对各方面的因素进行具体分析，并制定出具有针对性的抗干扰措施，才能够有效解决其控制系统的干扰问题。

参考文献

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