PLC控制應用系統(tǒng)的干擾源分析及抗干擾措施探究

鄭溢輝

摘 要：PLC控制應用系統(tǒng)的抗干擾問題一直是工業(yè)、企業(yè)重視的大問題，因為它關系到工業(yè)、企業(yè)整個生產(chǎn)系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)。只有找到影響最大的干擾源，圍繞干擾源進行干擾分析，進行對應的防范與治理，才能維護PLC系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)。文章分析了PLC控制應用系統(tǒng)的干擾源分析及抗干擾措施。

關鍵詞：PLC控制應用系統(tǒng)；干擾源；分布；抗干擾；措施

1 PLC控制系統(tǒng)的干擾源分布

1.1 干擾源類型

一般來說，工業(yè)控制裝置處于相對復雜、惡劣的工作環(huán)境，各種不良的外界環(huán)境因素很可能對PLC系統(tǒng)帶來干擾性威脅，最易于遭受干擾影響的位置為：電壓或電流最可能出現(xiàn)驟變的部位，這些部位屬于敏感部位，因為其電磁場的動態(tài)變化將帶來一系列不利因素，例如：出現(xiàn)不穩(wěn)定噪音、擾動等，從而將為整個PLC系統(tǒng)形成不良威脅，形成干擾源。主要的干擾源則涵蓋以下幾大類：根據(jù)干擾成因可以分成：放電干擾、高頻振蕩干擾、浪涌干擾等。然而，如果根據(jù)其所產(chǎn)生的噪音波形來分類，則通常包括：脈沖性干擾、持續(xù)性干擾。如果參照干擾模式來劃分則通常包括：共模與差模干擾。

1.2 空間輻射帶來的干擾

該干擾通常來自于電網(wǎng)系統(tǒng)、設備等的暫態(tài)過程，或者雷電帶來的過電壓等。此類干擾帶有一定的輻射性，分布規(guī)律不定。其輻射區(qū)域內(nèi)如果有PLC系統(tǒng)，將遭受強烈的輻射干擾，這兩者輻射的感應主要來自于：電路感應、通信線路感應。

1.3 系統(tǒng)外引線的干擾

系統(tǒng)外引線干擾一般來源于電源、信號線，此為傳導干擾，屬于破壞性較強的干擾，具體涵蓋以下三大類：來自電源的干擾、從信號線來的干擾、接地系統(tǒng)混亂狀態(tài)下產(chǎn)生的干擾。

1.4 PLC自身帶來的干擾

PLC系統(tǒng)中不同流部件與電路之間的電磁輻射帶來的干擾。

2 PLC控制應用系統(tǒng)抗干擾措施

2.1 加大電源區(qū)域的攔截

權(quán)威研究顯示：空間磁場為3×10-6T情況下，計算機將發(fā)生誤動作現(xiàn)象，這一強度如果持續(xù)上升為2.4×10-4T時，故障將升級為持久的損壞程度。對于PLC系統(tǒng)來說，最具破壞性空間輻射，通常為大氣過電壓產(chǎn)生的強電場與磁場，具體涵蓋：雷電帶來的過電壓，電磁感應所導致的過電壓等。對此可以針對電源部位進行攔截：

2.1.1 電源部分的攔截。

交流電源中選擇雙重隔離技術，額外配置一個防雷變壓器（1：1），其初級同220V的電源鏈接，次級則鏈接220V的供給測控系統(tǒng)，同時，設置1：1的隔離變壓器，以此達到電磁隔離的目的，然而，卻不能有效抵御干擾，最佳解決對策：在初級與次級系統(tǒng)，各自鏈接一個氧化鋅壓敏電阻RM，從而防范雷電波的干擾。

壓敏電阻電壓Vm應該參照下面的公式進行選型、配置。

Vm=2.2VAC

上式中，VAC是交流工作電壓的有效值。

2.1.2 半浮空技術。如果是普通的PLC系統(tǒng)，為了有效抵御來自于空間輻射的不良干擾，科學的方法是安裝屏蔽電纜，同時依靠半浮空技術達到對整個PLC系統(tǒng)的保護。半浮空技術，也就是機殼接保護地，PCB中的系統(tǒng)地懸空，屬于最理想的接地模式。然而相對應的主控制系統(tǒng)，其中的PCB板，則適合將一個高性能、高質(zhì)量的電容C連在系統(tǒng)地和保護地二者中間，同時，再設置一個電阻R，其電阻值則要達到一定水平。如圖2所示。

圖2中，最典型的電氣設備為TVS，發(fā)揮著同壓敏電阻類似的功能，它能夠承擔更大的脈沖電流，最高幾百A的電流也不在話下。同時，同壓敏電壓相比，其鉗位時間更快，同時，TVS設備的電壓類型覆蓋范圍較廣，從3V-700V供自由選擇。鉗位電壓值則需要參照下面的公式進行選擇：

V鉗位=1.56VN

VN代表電路額定直流電壓。其中電容C能夠發(fā)揮自身獨特的隔離直流電的功能，也能夠有效釋放脈沖波。

2.2 科學地敷設電纜

信號電纜的實際選型過程中，必須立足于成本支出、實際功用、抗干擾能力幾大方面去權(quán)衡。目前，標準型線纜使用最為廣泛，實際敷設過程中需重點把握以下方面：（1）各類數(shù)據(jù)信息各自被與其適應的電纜所傳遞、運輸，需要根據(jù)傳輸信號的類型來逐層進行敷設。（2）不同類型的信號不可以共用一個電纜，例如：模擬信號、數(shù)字信號都應各自使用自己的電纜，而且也不可以同電源線共享一根電纜。（3）信號線纜的選配、安裝必須特別注意。優(yōu)選整條、構(gòu)造完整的線纜，其中不存在斷裂、接頭銜接等問題，同時要確保其同感性負載保持安全距離，不能將其同電源線纜放置于一個線槽內(nèi)，而且也要放置線纜之間距離過近，至少要在60cm以上，而且要在這兩個相鄰的線纜之間設置放隔板，并對應把信號線設置于鍍鋅金屬管道內(nèi)。

2.3 優(yōu)化并完善接地系統(tǒng)建設

主要的接地技術包括：工作接地、系統(tǒng)接地、信號源接地等。

（1）工作接地。引入絕緣板，將其放在控制柜和地面之間，發(fā)揮絕緣隔離作用，特別要注意將其同保護接地區(qū)別開來。（2）系統(tǒng)接地。不同于其他系統(tǒng)，PLC為高速低電平控制系統(tǒng)，適合選擇直接接地。因為受到電纜分布電容的影響，各個裝置彼此間的信號交換頻率相對較低，通常都在1兆赫茲以下。因此，PLC控制系統(tǒng)也要積極改革、優(yōu)化自身的接地模式，最佳的選擇為：一點接地和串聯(lián)一點接地。（3）信號源接地。該接地的實施需要注意的是，當信號源接地狀態(tài)時，屏蔽層設置于信號端進行接地；相反，接地端則需要選擇PLC端。

當發(fā)現(xiàn)信號線不是完整的整根信號線，其中出現(xiàn)接頭、斷裂等現(xiàn)象時，則要對屏蔽層實施加固，同時進行絕緣防護，控制多點接地現(xiàn)象，不同的屏蔽層必須妥善鏈接，同時要在彼此間設置絕緣層，最終找到一個最合理的位置實施接地。

3 結(jié)束語

隨著PLC系統(tǒng)研究力度的不斷加大，PLC系統(tǒng)在工業(yè)、企業(yè)中得到了廣泛地推廣與使用。然而，其能否安全、高效運行將會帶來巨大的影響。只有不斷地提高PLC系統(tǒng)的抗干擾能力，明確干擾源的類型，從而采取針對性的抗干擾策略，才能維護PLC系統(tǒng)的安全運用，確保其功能與作用得到有效發(fā)揮。

參考文獻

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