PLC控制系统的干扰因素分析与抗干扰措施

影响PLC控制系统稳定的干扰因素

　　1)电源波形畸变干扰。由于PLC控制系统本身或电网上其他设备采用SCR，GTo，IGBT等电力半导体器件，在工作时产生高次谐波、噪声、寄生震荡等，引起电网电源波形畸变，通过电源线路对PLC产生的干扰。

　　2)电路耦合干扰。由于PLC接地点选择不当或接地不良，通过回路公共阻抗耦合而产生的电流干扰。

　　3)输入元器件触电的抖动干扰。由于现场强烈振动使PLc输入元器件触电发生抖动(尤其是常闭触电)产生的误信号所形成的干扰。

　　4)电容性干扰。在干扰源与PLC间存在分布电容耦合所产生的干扰。

　　5)电感性干扰。干扰源中的交变磁场通过PLC中的电感性元件耦合所产生的干扰。

　　6)波干扰。由空间电磁波(主要是雷达、电台、移动电话等)的电磁场、传导波的传导电流和传导电压所产生的干扰。

2 提高PLC控制系统抗干扰能力的措施

　　2.1 从设计上采取措施

　　抑制电磁干扰的基本原则：①抑制干扰源；②切断或减少电磁干扰的传播途径；③提高装置本身的抗干扰能力。

　　PLC控制系统的抗干扰是一个系统工程，进行具体抗干扰设计时，应注意以下2个方面：

　　1)设备选型。在选择设备时，要选择有较高抗干扰能力的产品，包括电磁兼容性(EMC)，尤其是抗外部干扰能力。在选择国外进口产品时要注意：我国是采用220 V高内阻电网制式，零点电位漂移大，地电位变化大，现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上，而欧美地区是110 V低内阻电网，因此，应按我国的标准合理选择。

　　2)综合抗干扰设计。主要考虑来自系统外部的几种抑制措施，包括对外引线进行屏蔽，以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波。特别是远离动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。还必须由软件配合，进一步提高系统的安全可靠性。

　　2.2 从硬件配置方面提高系统的抗干扰能力

　　1)供电电源。由于PLC本身抗干扰的能力
　　2)接地。
　　①信号地，即输入端信号传感器地。
　　②交流地，交流供电电源的N线，通常是噪声的主要来源。
　　③屏蔽地，一般为防止静电、磁场感应而设置的外壳或金属丝网，通过专门的铜导线将其接地。
　　④保护地，一般将机械设备外壳或设备内独立器件的外壳接地，用以防止设备漏电，保护人身安全。

　　为了抑制附加在电源、输入、输出端的干扰，应对PLC系统进行良好的接地。一般情况下，接地方式与信号频率有关，当频率小于1MHz时，可用一点接地；当频率大于10MHz时，采用多点接地；在1-10 MHz间采用哪种接地视实际情况而定。因此，PLC组成的控制系统常用一点接地，接地线截面积不能小于2mm²，接地电阻不能大于100Ω，接地线最好是专用。若达不到要求，可采用公共接地方式，禁止采用与其他设备串联接地的方式。交流电源在传输时，在相当一段间隔的电源导线上，就会有几mV，甚至几伏的电压。为防止交流电对低电平信号的干扰，在直流信号的导线上要加隔离屏蔽，不允许信号地与交流地共用1根地线，各个接地点应通过接地铜牌连接到一起。上述措施在硫化床锅炉14个电动阀门中得到应用，取得很好效果。屏蔽地、保护地不能与电源地、信号地和其他地扭在一起，只能各自独立的接到接地铜牌上。为减少信号之间的电容耦合，可采用多种屏蔽的措施。对于电场屏蔽的分布电容问题，通过将屏蔽地接人大地来解决。对于纯防磁的部位，例如强磁场、变压器、大电机的磁场耦合，可采用高导磁材料作外罩，将外罩接入大地来屏蔽，在化学2套电除盐中为防隔离变对PLC干扰，采用了此方法。

　　3)I/O配线。

　　①布线，PLC电源线，I/OO电源线，输入、输出信线，交直流线都应尽量分开布线。开关量、模拟量信号线应分开布线，模拟量信号线、数字传输线要用屏蔽线，并且要将屏蔽层接地。由于双绞线中电流方向相反，大小相等，可将感应电流引起的噪声互相抵消，故信号线多采用双绞线或屏蔽线。

　　②I/O信号的防错，当输入信号源为晶体管，或是光电开关输出类型时，在关断时有较大的漏电流干扰。而PLC的输入继电器灵敏度较高，如漏电流干扰超过一定值，就形成了误信号。同样，当输出元件为VTH(双向晶闸管)或是晶体管输出，当外部负载很小时，会因为这类输出元件在关断时有较大的漏电流干扰，引起微小电流负载的误动，导致输入与输出信号的出错，给设备和人身安全造成不良后果。解决的办法是输入、输出端并联旁路电阻(见图1)，以减小PLC输入电流和外部负载上的电流。在PLC输入端加RC滤波环节，利用RC的延迟作用来抑制窜入脉冲所引起的干扰。在晶闸管输出的负载两端并联RC浪涌电流抑制器，减少漏电流的干扰。

图1 I／0端并联旁路电阻