PLC控制系统在动车组应用中的抗干扰措施

薛鸿福　王天超　刘光娜

摘   要：PLC属于可编程控制器，是应用在工业生产自动化控制的设备，目前在动车组领域中，已经开始应用于自动联解控制、给水卫生控制等方面，起到了良好的自动控制效果。然而，目前PLC控制系统在动车组中的应用，还存在很多干扰性的问题，不能确保工作效果。这就需要在实际工作中总结丰富经验，树立正确观念意识，采用有效措施提升PLC控制系统在动车组中的抗干扰能力，增强PLC控制系统在其中应用的安全性，为其后续的发展夯实基础。

关键词：PLC控制系统  动车组应用  抗干扰措施

中图分类号：TP27                                   文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）06（b）-0083-02

动车组中应用PLC控制系统，可全面提升其可靠性，但是，受到诸多因素的影响，会产生干扰，导致程序跳变成为运算错误，甚至还会有错误输入或是输出的现象，导致动车组的控制出现错誤，对行车安全性造成不利影响。这就需要在动车组采用PLC控制系统的过程中，全面提升设备抗干扰能力，通过有效措施增强整体动车组中的PLC控制系统抗干扰性能，为其后续发展夯实基础。

1  动车组中PLC控制系统的干扰问题分析

1.1 空间辐射干扰问题

通常情况下，空间辐射电磁场主要组成部分就是电力电网、电气设备的雷达、高频感应加热设备等产生，在动车组中的空间辐射电磁场，主要组成部分就是可控硅整流，其电压在0～700V之间，电流在0～400A之间，相关的接触器电磁线圈与动车组中的无线电联控也会产生辐射，对PLC控制系统造成严重的干扰，不能确保控制系统的正常运行。如果PLC控制系统处于这些射频场所中，就会面临着辐射干扰问题，在电路的影响之下出现干扰。通常状况之下，PLC通信内部还存在网络辐射现象，在通信线路感应的过程中出现干扰问题，尤其在频率过高的情况下，干扰的现象非常严重。

1.2 系统外引线方面的干扰问题

一般情况下，干扰问题主要是通过电源与信号线引入，可以将其称作是传导干扰，此类干扰问题，对动车组会造成严重的干扰。

1.2.1 电源方面的干扰问题

在动车组中的PLC控制系统运行过程中，主要由蓄电池进行供电，在动车组高压供电后，牵引变压器经辅助电源装置为其供电，这样在电源切换的过程中，很容易受到空间电磁干扰的影响，在线路中形成感应电压或者感应电路。尤其在电网内部结构发生变化的情况下，接触器与牵引变压器等电磁线圈有释放的现象，交流装置与直流装置也会出现谐波，都会通过输电线路传输到电源。PLC控制系统中的电源，主要采用隔离电源，但是，受到结构因素与构造因素的影响，隔离效果不符合要求，难以有效进行干扰的隔离处理，出现严重的干扰问题。

1.2.2 信号线引入方面的干扰问题

动车组中的PLC控制系统会连接很多信号传输线，其中存在有效信息，但是，还有外部干扰性的信号侵入其中，导致出现信号线引入的干扰问题。首先，就是在电源变压器供电电源与信号仪表运行的过程中，供电电源串入的电网干扰，这种干扰现象很容易被忽视。其次，就是信号线在运行的过程中，受到空间电磁辐射感应的影响出现干扰现象，也就是信号线外部感应干扰，由于PLC控制系统中的电源变压器和信号线相关设备的距离很近，如果出现干扰现象，将会导致信号工作异常，工作精确度降低，严重的甚至还会导致元器件受到损伤。

1.2.3 PLC控制系统内部干扰问题

在PLC控制系统实际运行的过程中，内部的元器件设备与电路相互之间有电磁辐射，例如：相关的逻辑电路之间有辐射现象，对模拟电路会产生一定影响，具有模拟性与逻辑性特点，在相互影响的情况下，不能确保PLC控制系统内部的良好运行，甚至还会出现严重的干扰问题[1]。

2  PLC控制系统在动车组应用中的抗干扰措施

2.1 合理选择性能良好的电源

PLC控制系统在动车组中的应用，电源变压器属于电源中较为主要的元器件，为增强电网系统的抗干扰能力，通常情况下应该选择具有隔离性能的变压器，容量比之前应用的高1.3倍左右，并在电源变压器方面设置屏蔽性能较为良好的接地系统，将双绞线当做是次级线圈的连接线，这样可以有效预防电源线网出现干扰问题。在使用PLC控制系统的控制器电源的过程中，如若条件允许，就应该在隔离变压器中合理设置低通滤波器，这样可以有效滤掉交流电源当中的高频分量或者是脉冲电流。在直流供电方面，主要采用电容滤波的形式，有效消除干扰问题对PLC控制系统所产生的影响。在此过程中，变压器的初级与次级连接线，都需要采用双绞线，这样可以有效进行干扰信号的隔离，提升系统的抗干扰能力。

2.2 选择抗干扰性能良好的电气设备

在选择电气设备的过程中，应该确保产品的抗干扰能力符合要求，增强电磁兼容性。尤其在选用抗外部干扰能力较高的产品过程中，必须要严格进行分析，尽量选用浮地技术并且隔离性能符合标准的PLC控制系统。与此同时，在实际工作中还需针对生产厂家所给出的抗干扰指标进行分析，例如：分析共模拟制比、差模拟制比等环境之下的工作指标，了解实际情况。除此之外，还需对PLC控制系统在其他工作领域中的应用情况进行分析，明确是否存在问题，并了解实际情况，有效开展各方面的处理工作与管理工作[2]。

2.3 完善相关接地系统

动车组中PLC控制系统在实际运行的过程中，必须要完善相关接地系统，保证接地点选择的准确性，只有确保解析系统的完善下，才能保证动车组PLC控制系统的良好运行。在此过程中，可以采用浮地、直接、电容三种接地方式，在PLC控制系统方面，由于使用电平控制设备，所以可以采用直接接地的措施。与此同时，受到信号电缆分布电容与输入装置滤波因素的影响，各个装置之间在信号交换频率方面，在1MHz之上，因此，在PLC控制系统运行期间可以采用一点接地、串联一点接地的措施，集中布置PLC控制系统中的并联一点接地措施，每个装置中的枢体中心接地点，都是将独立接地线引入到接地点中，如若各个装置相互之间的距离较高，就需要使用串联一点接地的措施，采用界面较高的铜母线进行各个装置的连接处理，保证其抗干扰能力符合要求[3]。

2.4 做好抗干扰设计工作

为保证动车组中PLC控制系统的抗干扰性能，应做好相关的设计工作，可先进行输入信号与输入线相互的干扰模拟，然后通过输入模块滤波的形式，了解是否能够提升抗干扰能力，如果可以提升抗干扰能力，就能够将其应用工作中。与此同时，对于输入线与大地之间的共模干扰而言，也可以模拟采用控制器接地的方式有效抑制，以此提升其抗干扰能力。另外，为了预防出现电路信号突变的感应电势干扰问题，应采用可靠性容错与容差设计技术进行硬件的改良，保证相关系统在运行期间抗干扰能力符合要求。

3  结语

近年来在动车组实际运行的过程中，已经开始采用PLC控制系统，取得了良好成绩。但是，在系统运行期间经常会出现干扰问题，不能确保整体系统的运行效果，严重影响其运作的可靠性与有效性。这就需要在实际工作中，结合PLC控制系统的运行特点与规律，采用有效措施增强其抗干扰能力，为其后续的良好运行提供帮助。

参考文献

[1] 宋天佑.PLC控制系统干扰及抗干扰措施研究[J].数码世界，2018，34（6）：133-239.

[2] 李伟，杨利荣.基于软PLC的自动控制系统的配置与实现[J].机械制造与自动化，2019，55（4）：77-98.

[3] 刘振方.基于S7-200PLC和组态王的组态仿真控制系统研究与开发[J].科技资讯，2019，23（18）：77-122.

①作者简介：薛鸿福（1986，10—），男，汉族，山东泰安人，本科，工程師，研究方向：检修技术。

王天超（1988，1—），男，汉族，湖北十堰人，硕士，工程师，研究方向：检修技术。

刘光娜（1986，1—），女，汉族，山东临沂人，本科，工程师，研究方向：电气子系统研究开发。