试论PLC、DCS系统干扰问题及解决方案

王春生

摘要：PLC DCS控制系统运行具有一定特殊性，一旦控制不到位，往往会出现干扰问题，严重影响PLC DCS控制系统运行稳定性和安全性。在此种情况下应当采取可行的抗干扰措施，最大程度上降低系统误动作发生几率。通过研究可知，实际应用中能够将硬件与软件进行合理利用，促进干扰抑制的有效生成，保证PLC DCS系统运行稳定性，尽可能满足企业生产需求，从而维护企业的综合效益，确保PLC DCS系统的实际应用价值得到有效发挥。

关键词：PLC、DCS;系统干扰问题;解决方案

1 DCS控制系统与PLC控制区别

1.1  DCS是一种”分散式控制系统"，而PLC只是一种（可编程控制器）控制"装置"，两者是"系统"与"装置"的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调，PLC装置只实现本单元所具备的功能.

1.2 在网络方面，DCS网络是整个系统的中枢神经www.SO0Q.cn，和利时公司的MACS系统中的系统网采用的是双冗余的100Mbps的工业以太网，采用的国际标准协议TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好.而PLC因为基本上都为个体工作，其在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全上，PLC没有很好的保护措施。我们采用电源，CPU，网络双冗余.

1.3  DCS整体考虑方案，操作员站都具备工程师站功能，站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系，任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制，协调控制;而单用PLC互相连接构成的系统，其站与站（PLC与PLC）之间的联系则是一种松散连接方式，是做不出协调控制的功能。

1.4  DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便，PLC所搭接的整个系统完成后www.IAnews.com，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。

1.5  DCS安全性：为保证DCS控制的设备的安全可靠，DCS采用了双冗余的控制单元，当重要控制单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无扰的切换為工作单元，保证整个系统的安全可靠

2  PLC 控制系统中电磁干扰的主要来源

2.1 来自信号线引入的干扰

与PLC 控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略;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。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC 控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数

相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

2.2 来自电源的干扰

实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC电源，问题才得到解决。

PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。

3  PLC系统抗干扰措施

3.1 正确选择接地点完善接地系统

接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地;不接地时，应在PLC侧接地;信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地;多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。

而对于profibus电缆，由于干扰电流和电磁干扰是通过profibus电缆的屏蔽泄放到地的。因此，屏蔽到地的低阻抗十分重要。电缆屏蔽通常是两端接地。特别在高频干扰情况下，用这种方法可以很好的抑制干扰。在大范围分散系统的各个总线之间存在电位差且不能实现等电位屏蔽接地时，就在一端将电缆屏蔽接地以避免在profibus电缆屏蔽中产生等电位屏蔽接地电流。因为在电缆屏蔽中有电缆均衡电流流过，会大大的降低屏蔽的效率。

3.2 日常维护

（1）保证空调设备稳定运行，室温控制在20～25°C，避免由于温度等变化导致PLC、DCS系统卡件损坏，影响系统稳定运行。

（2）保证UPS可靠运行，确保PLC、DCS系统电源稳定，避免因突然停电导致硬盘、卡件的损坏。

（3）定期检查PLC、DCS系统保护接地、工作接地等接地电阻，各接地电阻应该小于各厂商PLC、DCS系统要求的最大接地电阻。

（4）消除电磁场对PLC、DCS系统的干扰，禁止搬动运行中的操作站、显示器等，避免拉动或碰伤设备连接电缆和通讯电缆。

（5）做好防尘工作，现场与控制室合理隔离，并定时清扫，保持清洁，防止粉尘对元件运行及散热产生不良影响。做好控制室、操作室内防鼠工作，避免老鼠咬坏电缆、模块等设备。

（6）做好PLC、DCS系统通风散热，检查控制柜内、操作员站等散热风扇是否运行正常，并定期加油润滑。

（7）软件的备份管理，应用软件（数据库）应及时备份，组态的改动要做好记录;数据库的修改必须要保存到工程师站，还应保存到其他备份硬盘或光盘上。

（8）软件检查与功能试验，应按照计算机设备的通用方法检查，主要时检查各级权限的设置;严禁使用非PLC、DCS软件，严禁未授权人员进行组态。

（9）查看故障诊断画面，是否有故障提示;通过运行等、故障指示灯检查主控卡极各模块是否运行正常。

（10）检查控制主机、显示器、鼠标、键盘等硬件是否完好，实

4 结语

随着DCS、PLC的广泛应用，仪表系统的接地已经成为仪表工程设计的一个组成部分。仪表及控制系统的可靠性直接影响到生产装置安全、稳定的运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。特别是采用分散控制系统，若不考虑和处理好现场电磁干扰和兼容问题，一方面要求生产制造单位提高系统抗干扰能力;另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护单位引起高度重视。

参考文献：

[1]高峰浅谈PLC、DCS系统干扰问题及解决方案[J].《城市建设理论研究：电子版》，2015（21）.

[2]顾潇，郭文俊浅谈多PLC构成的DCS在煤矿生产系统的应用[J].《云南煤炭》，2015（1）：100-104.

（作者单位：浙江正泰中自控制工程有限公司）