PLC控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)分析

張騰+郭凱

摘 要：PLC控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于社會各領(lǐng)域。在PLC控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的過程中，如何解決外界干擾問題成為重點研究內(nèi)容。PLC控制系統(tǒng)的運行安全直接關(guān)系到生產(chǎn)、工作的安全功能。當(dāng)安全性能過低時，容易給企業(yè)造成損失。通過對PLC控制系統(tǒng)的干擾來源進行分析，提出了相應(yīng)的抗干擾技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；干擾來源；抗干擾技術(shù)；應(yīng)對措施

中圖分類號：TM571.61 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.152

PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，致使其安全性受到更多的重視。當(dāng)PLC控制系統(tǒng)的安全性較低時，會直接影響到使用企業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)濟的安全，對企業(yè)運營產(chǎn)生一定程度的干擾。為此，對PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力提出了相應(yīng)的要求。只有充分了解PLC控制系統(tǒng)的主要干擾來源，才能提出相應(yīng)的應(yīng)對措施。

1 PLC控制系統(tǒng)干擾的分類及來源

1.1 PLC控制系統(tǒng)干擾的具體分類

在使用PLC控制系統(tǒng)時，通常需要較為復(fù)雜的使用條件，并通過長距離的傳輸控制。在傳輸過程中，除了所需的有用信號外，很容易被其他一些無關(guān)信號或者電壓所干擾，對PLC控制系統(tǒng)的使用安全造成影響。PLC控制系統(tǒng)的干擾可以按照干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式區(qū)別、噪聲波形性質(zhì)區(qū)別分類。其中，按照噪聲波形性質(zhì)區(qū)別分類時，主要分為偶發(fā)噪聲類和持續(xù)噪聲類。而按照噪聲干擾模式區(qū)別分類時，分為共模干擾和串模干擾2種。共模干擾通常是指通過電網(wǎng)、地電位差或者空間電磁輻射等方式對傳輸信號產(chǎn)生無用干擾；而串模干擾通常是指在被測信號上附著，進而影響信號的正常傳輸?shù)母蓴_模式。按照噪聲產(chǎn)生原因分類，可分為浪涌噪聲類、放電噪聲類和高頻振蕩噪聲類等。

1.2 PLC控制系統(tǒng)干擾的主要來源

PLC控制系統(tǒng)的干擾主要來源于以下3方面：①PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部的干擾。在PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部的電路與元器件之間會產(chǎn)生一定的電磁輻射。電磁輻射產(chǎn)生后，會對傳輸電路信號產(chǎn)生影響，最常見的影響為對模擬電路的影響。當(dāng)邏輯電路出現(xiàn)電磁輻射情況時，便會對模擬電路信號產(chǎn)生干擾；當(dāng)模擬地和邏輯地之間產(chǎn)生電磁互相影響時，會出現(xiàn)電路與元器件不匹配現(xiàn)象，進而對系統(tǒng)的正常使用產(chǎn)生干擾。②空間輻射電磁場的干擾?？臻g輻射電磁場干擾通常是指電力網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、高頻感應(yīng)設(shè)備、大型的整流設(shè)備等產(chǎn)生的空間電磁干擾，統(tǒng)稱為“輻射干擾”。空間輻射電磁場的干擾途徑通常有2種，即通過干擾PLC控制系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)，使通訊線路出現(xiàn)漏洞；對PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生直接性輻射干擾，使得PLC控制系統(tǒng)的電路受到干擾。干擾的程度與空間內(nèi)干擾源，即設(shè)備大小、設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小有密切關(guān)聯(lián)。③系統(tǒng)外的引線干擾。PLC控制系統(tǒng)在運作的過程中，可能會受到信號線、電源引入干擾，即傳導(dǎo)干擾，在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)得較為頻繁。其中，在來源于信號線引入干擾源中，通過與PLC控制系統(tǒng)設(shè)備連接，除了能傳輸有效的信號外，還會受到外部信號的干擾。干擾途徑主要分為公用供電電源途徑和變送器供電電源途徑。另外，還有來自接地系統(tǒng)的干擾。接地技術(shù)的應(yīng)用能夠提高電子設(shè)備的兼容性。當(dāng)接地系統(tǒng)正常時，能夠在抑制電磁干擾的同時控制設(shè)備對外干擾；但當(dāng)接地系統(tǒng)混亂、不正常時，不僅不會起到抑制作用，反而還可能會出現(xiàn)引入干擾信號的現(xiàn)象，導(dǎo)致PLC控制系統(tǒng)受到嚴重干擾，無法正常工作。

2 PLC控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)措施分析

2.1 選擇性能優(yōu)良、質(zhì)量合格的電源

為了降低PLC控制系統(tǒng)受干擾的概率，在選擇設(shè)備電源時，應(yīng)當(dāng)盡量選擇性能優(yōu)良、質(zhì)量合格的電源產(chǎn)品。在選擇時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的實際需求進行。如果PLC控制系統(tǒng)對信號運輸環(huán)境的要求較低，對電壓要求不高，則可以優(yōu)先選擇單相工頻交流電源；如果PLC控制系統(tǒng)要求較高，則應(yīng)當(dāng)提高對電源選擇的重視度。另外，在選擇普通電源設(shè)備后，應(yīng)當(dāng)對其進行適當(dāng)處理，例如可以利用隔離變壓器來減少電源對信號的干擾，進而保證PLC控制系統(tǒng)不受干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾性。

2.2 選用適當(dāng)型號的電纜，且正確敷設(shè)

由于PLC控制系統(tǒng)會傳輸各式各樣的信號，其中包括動力信號、電源信號和控制信號等，而不同類型的信號不能均選擇統(tǒng)一的電纜，必須加以區(qū)分，才能保障PLC控制系統(tǒng)信號傳輸?shù)陌踩?，減少外界干擾，提高運輸效率。選擇好適當(dāng)?shù)碾娎|信號后，還需要按照敷設(shè)規(guī)則正確敷設(shè)。在敷設(shè)電纜時需要注意，應(yīng)當(dāng)按照傳輸信號的具體類別采用分層敷設(shè)法，以此來降低傳輸過程中的電磁干擾，提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾性。

2.3 慎重選擇接地位置

在選擇PLC控制系統(tǒng)的接地位置和接地方式時必須慎重，應(yīng)當(dāng)根據(jù)PLC控制系統(tǒng)的實際鋪設(shè)特點選擇。當(dāng)PLC控制系統(tǒng)的接地地點較為集中時，應(yīng)當(dāng)選擇并聯(lián)一點的接地方式；當(dāng)PLC控制系統(tǒng)的接地地點較為分散時，應(yīng)當(dāng)采用串聯(lián)一點的接地方式。除此之外，還需注意的是，如果PLC控制系統(tǒng)的信號源處于接地狀態(tài)，屏蔽層必須在信號側(cè)接地；反之，應(yīng)當(dāng)在PLC側(cè)接地，以此來避免PLC控制系統(tǒng)受到接地源頭的干擾，提高抗干擾能力。

2.4 設(shè)計抗干擾控制系統(tǒng)

PLC控制系統(tǒng)通常被較多地運用在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，而工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境比較復(fù)雜，產(chǎn)生干擾信號的可能性更高。此時，除了采用上述方法外，還應(yīng)當(dāng)設(shè)計相應(yīng)的抗干擾控制系統(tǒng)。例如，設(shè)計一個消除抖動按鈕，避免信號設(shè)備在生產(chǎn)時振動造成信號傳輸錯誤等，以此來提升PLC控制系統(tǒng)的安全性，確保工業(yè)生產(chǎn)能夠順利開展，降低受到干擾威脅的可能性。

3 結(jié)束語

當(dāng)前，PLC控制系統(tǒng)已成為很多企業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的一部分，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中，其應(yīng)用具有十分重大的意義。而PLC控制系統(tǒng)的抗干擾性能不高是目前PLC控制系統(tǒng)的弱點之一，容易造成工業(yè)生產(chǎn)安全性降低，不利于企業(yè)的長期發(fā)展。因此，應(yīng)當(dāng)清楚認識到PLC控制系統(tǒng)干擾的分類與來源，仔細分析，提出相應(yīng)的解決策略，進而提升PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力，提高我國工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的安全性。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕